هايدروجيل: المواد المشتاقة إلى الماء

هل شاهدت إعلاناً تلفزيونياً يتباهى بقدرة هذا النوع أو ذاك من حفّاضات الأطفال أو الفوط النسائية، على مقاومة البلل، بمعنى القدرة العالية على امتصاص السوائل والاحتفاظ بها؟ هل رأيت على الشاشة الصغيرة يداً تفرد حفاضاً أو فوطة وتسكب عليها الماء فيختفي، ثم تُعتَصر فلا يخرج منها شيء؟ إذا أبصرت هذه الإعلانات، فتذكّر أن صُنع هذه الحفّاضات والفوط إنما يستند إلى مواد تستطيع ان تُمسك الماء وتحتفظ بكميات كبيرة منه في دواخلها. علمياً، تُسمى هذه المواد «هايدرو جيل» Hydrogel.
ويشتق اسمها من الماء الذي يُشار إليه علمياً ببادئة «هايدرو». وبذا تكون الترجمة الحرفية لمصطلح «هايدروجيل»، هي شيء قريب من «هُلام الماء».
الشوق إلى الماء
تندرج «الهيدروجيل» ضمن فئة البوليمر Polymer، بمعنى أنها مواد اصطناعية تحتوي تركيبتها على توليفة كبيرة من المواد التي تعمل بالتآزر مع بعضها بعضاً. وتصمّم بطريقة تجعلها تشبه أنسجة متداخلة كأنها بيت عنكبوت محكم الحبك، لكن خيوطها متنوّعة، بمعنى أنها لا تنتمي إلى مادة بعينها، بل تأتي من مجموعة مواد يمكن التنسيق بين ميزاتها الفيزيائية والكيماوية المتنوّعة.
وبات مألوفاً استعمال «الهيدروجيل» في العمليات الجراحية وأجهزة الاستشعار البيولوجي وأدوات حمل الدواء. أماّ الهيدروجيلات التي تتوافق مع خلايا الجسم، فإنها مصمّمة بواسطة استراتيجيّة تتيح سيطرة مُنظّمة على خصائصها الفيزيائيّة وتالياً تفاعلاتها مع الأنسجة البيولوجية. ويتيح هذا التصميم للهيدروجيل أن يتفاعل مع الخلايا البيولوجية ومعطياتها التي تشمل الإشارات البيولوجيّة والبيوميكانيكيّة التي تضبط سلوك الخليّة الحيّة في الزمان والمكان.
في الآونة الأخيرة، تحقّقت اكتشافات مهّمة عن الهيدروجيل، جاءت في سياق بحوث عن الخليّة الحيّة، خصوصاً النظام البيولوجي للسرطان. واستخدمت نماذج من الهيدروجيل لصنع تصاميم اختبارية عن هذه الأمور.
ومن المستطاع وصف مواد الهيدروجيل بأنها شبكات ثلاثيّة الأبعاد مؤلّفة من سلاسل المواد المتوالفة اصطناعياً.
وتتراصف مع بعضها بعضاً عبر ترابط ثلاثي متصالب، ما يعطي القدرة على تشكيلها بأحجام فائقة التنوّع، إضافة الى إمكان رصفها بأشكال لا حصر لها. وتتميّز الهيدروجيل بقدرتها على امتصاص الماء بكميات تفوق وزنها جافة بآلاف الأضعاف. ففي الطبّ، ثمّة عشرات من مواد الهيدروجيل التي أثّرت في شكلٍ كبيرٍ في رعاية المرضى في السنوات الأخيرة.
فمثلاً، تصنع من الهيدروجيل العدسات اللاصقة الليّنة، ما يجعلها قادرة على التآلف مع النسيج الحسّاس للعين، إضافة الى تعاملها مع الجريان المتواصل للمياه الدمعية.
وثمة مواد هيدروجيل بيولوجيّة تلتصق بالأنسجة الحيّة، لذا فإنها تُستخدم في شكلٍ روتينيّ في العمليات الجراحيّة. ومنذ ما يزيد على ربع قرن، تستخدم الهيدروجيل في صنع ضمّادات الجروح، وكذلك الحال بالنسبة الى الحشوات الطبية. وظهرت استعمالاتٌ جديدةٌ للهيدروجيل، خصوصاً في بحوث خلايا السرطان وهندسة الأنسجة وتعديل المناعة والتشخيصات المختبريّة. وتتطلّب هذه التطبيقات صنع أنواع متطوّرة من الهيدروجيل، كي تستطيع التوافق مع خلايا الجسم وأنسجته المتنوّعة.
وثمة استخدام بارع للهيدروجيل، يتمثّل في تسخير بعض أنواعها في حمل أدوية الى مناطق عملها في الجسم. ومن المستطاع التحكّم بالمواصفات الكيماوية لهذا النوع من الهيدروجيل، بحيث يحمل الدواء على هيئة مواد ذائبة، لكنه لا يتفاعل معه كيماوياً (كي لا تتغيّر تركيبة الأخير) وكذلك لا يتفاعل بيولوجياً مع أنسجة الجسم.
وفي الطبّ التّجديدي، يُستعمل الهيدروجيل لإعادة تنظيم الخلايا عبر تسلسل يحافظ على تراكيبها ضمن أنسجة الجسم.
القسم العلمي -
بالتعاون مع مركز الترجمة
في دار «الحياة»