عن مواد مشتاقة 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 «هايدروجيل» Hydrogel. ويشتق اسمها من الماء الذي يُشار إليه علمياً ببادئة «هايدرو». وبذا تكون الترجمة الحرفية لمصطلح «هايدروجيل»، هي شيء قريب من «هُلام الماء».
ظمأ إيجابي
تندرج ال «هايدروجيل» 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 خيوطه متنوّعة، بمعنى أنها لا تنتمي إلى مادة بعينها، بل تأتي من مجموعة مواد يمكن التنسيق بين ميزاتها الفيزيائية والكيماوية المتنوّعة.
وبات مألوفاً استعمال ال»هايدروجيل» في الجراحة وأجهزة الاستشعار البيولوجي وأدوات حمل الدواء. أماّ ال «هايدروجيلات» التي تتوافق مع خلايا الجسم، فإنها مصمّمة بواسطة استراتيجيّة تتيح سّيطرة مُنظّمة على خصائصها الفيزيائيّة وتالياً تفاعلاتها مع الأنسجة البيولوجية. ويتيح هذا التصميم لل «هايدروجيل» أن تتفاعل مع الخلايا البيولوجية ومعطياتها التي تشمل إشارات كيماوية وكهربائية وبيوميكانيكيّة، تضبط سلوك الخليّة الحيّة في الزمان والمكان.
في الآونة الأخيرة، تحقّقت اكتشافات مهّمة عن ال«هايدروجيل»، جاءت في سياق بحوث عن الخليّة الحيّة، خصوصاً النظام البيولوجي للسرطان. واستُخدمت نماذجٌ من ال «هايدروجيل» لصنع تصاميم اختبارية عن هذه الأمور. وتتركّز البحوث على استعمالات ال«هايدروجيل» في علاج أمراض الخلايا الحيّة، إضافة إلى هندسة الأنسجة، وبحوث الطبّ البيولوجي. وتراكمت خبرة علمية في التعامل مع تصاميم متنوّعة من مُركّبات ال«هايدروجيل».
ومن المستطاع وصف مواد ال «هايدروجيل» بأنها شبكات ثلاثيّة الأبعاد مؤلّفة من سلاسل من المواد المتوالفة اصطناعيّاً. وتتراصف مع بعضها بعضاً عبر ترابط ثلاثي مُتصالب، ما يعطي القدرة على تشكيلها بأحجام فائقة التنوّع، إضافة إلى إمكان رصفها بأشكال لا حصر لها. وتتميّز ال»هايدروجيل» بقدرتها على امتصاص الماء بكميات تفوق وزنها جافة بأضعاف. ففي الطبّ، ثمّة عشرات من مواد ال «هايدروجيل» التي أثّرت بشكلٍ كبيرٍ على رعاية المرضى في السنوات الأخيرة.
فمثلاً، تصنع من ال «هايدروجيل» عدسات لاصقة ليّنة ما يجعلها قادرة على التآلف مع النسيج الحسّاس للعين، إضافة إلى تعاملها مع الجريان المتواصل للمياه الدمعيّة. وثمة مواد «هايدروجيل» بيولوجيّة تلتصق بالأنسجة الحيّة، لذا فإنها تُستخدم بشكلٍ روتينيّ في العمليات الجراحيّة. ومنذ ما يزيد على ربع قرن، تستخدم ال «هايدروجيل» في صنع ضمّادات الجروح، وكذلك الحال بالنسبة الى الحشوات الطبية.
وظهرت استعمالاتٌ جديدةٌ لل «هايدروجيل»، خصوصاً في بحوث خلايا السرطان وهندسة الأنسجة وتعديل المناعة والتشخيصات المختبريّة. وتتطلّب هذه التطبيقات صنع أنواع متطوّرة من ال»هايدروجيل» كي تستطيع التوافق مع خلايا الجسم وأنسجته المتنوّعة. وللوصول الى هذه الأنواع من ال «هايدروجيل»، يعمل العلماء على التحكّم في التوليفة التي تُصنع منها هذ المواد، بما في ذلك خواصها الفيزيائية والكيمياوية.
ففي بحوث الخلايا الأساسية، تستخدم مواد «هايدروجيل» وتستطيع إعطاء إشارات مؤكّدة عن موت الخلايا. وتتفاعل هذه المواد مع البيئة الأساسية للخلايا، وصولاً الى المستويات المجهرية (بل حتى الذريّة) للمواد التي تضمّها هذه البيئة.
وثمة استخدام بارع لل «هايدروجيل» يتمثّل في تسخير بعض أنواعها في حمل أدوية الى مناطق عملها في الجسم. ومن المستطاع التحكّم بالمواصفات الكيماوية لهذا النوع من ال «هايدروجيل» 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، تستعمل ال «هايدروجيل» لإعادة تنظيم الخلايا ضمن تسلسُل يحافظ على تراكيبها في أنسجة الجسم.
القسم العلمي - بالتعاون مع مركز الترجمة في «دارالحياة»