العلماء طوروا نوع جديد من السائل يستطيع أن يدفع نفسه على طول السطح

انتقال السائل من النقطة (A) إلىٰ النقطة (B) يتطلب إما سطح مائل أو مضخة من نوع ما لتطبيق الضغط.

النوع الجديد من المادة هو في تطور مبكر، في حين إنَّه يعتمد علىٰ تشنج الهيكل العظمي للألياف المجهرية لنقله في الاتجاه، يفتح الطريق يفتح الطريق لفئة من السوائل القادرة علىٰ دفع نفسها خلال القناة.

الباحثون من جامعة برانديس في ماساتشوستس أخذوا ملحوظة من الطبيعة وتحققوا كيف أنَّ خصائص ميكانيكة الأحياء من مواد تُسمىٰ ب” أنبوبيات مجهرية” يمكن أن تستخدم في خليط لجعله ينتقل في اتجاه واحد حول الإناء.

أيُّ شخص شاهد امتداد الأميبا المجهرية خارجًا (خارج الذراع المطاط) لتسحب نفسها تحت ساتر وترىٰ الانبوبيات المجهرية أثناء العمل.

أكثر الخلايا تعقيدًا وحتى القليل من الخلايا البكتيرية وتحتوي علىٰ شبكة من الألياف الانبوبية المجهرية مجتمعة مكونة فيما يعرف ب ” الهيكل الخلوي” وهو المسؤول عن إعطاء الخلية شكلها ونقل المواد حولها كما إنَّه يعمل علىٰ التواء، وانحناء، وانكماش، وامتداد الخلية.

هذه الألياف تتكون من خيط من البروتين يسمى ب”تيوبيولاين” وهو (البروتين المكون للأنيببات الخلوية) وهذا البروتين يلتف حول نفسه لتشكيل إسطوانة حوالي 25 نانومتر.

في هذه الحالة الخاصة، الباحثون استخدموا الأنيببات المجهرية وكانت موجودة في داخل الأعصاب المكونة لعقل البقرة.

كتلة الألياف ستكون بنفس روعة أنسجة العنكبوت، لكن الباحثين وجدوا أنَّهم يستطيعون تحويل الخليط المائي من الأنيببات المجهرية للبقرة إلىٰ المحركات الجزيئية عن طريق إضافة زوج من مكونات أخرىٰ.

الأول كان الكاينيسين وهو بروتين طبيعي يعلق علىٰ الأنيببات المجهرية ويمشي علىٰ طوله إلىٰ داخل الجزيئات.

المكون الآخر يحمل طاقة المركب أدينيسون ثلاثي الفوسفات (ATPP) الذي هو عمومًا يوفر بعض من الطاقة، حينها يتبرع بواحدة من ثلاثة فوسفات للبروتون مثل الكاينيسين.

الباحثون وجدوا أنَّ الكاينيسين متصل بزوج من خيوط الأنيببات المجهرية مثل درجة علىٰ السلم، وعندما يشغل بواسطة ال(ATP) يعمل علىٰ إمراره في الاتجاه المعاكس.

كل الكاينيسين التي خرجت من نهاية الألياف سرعان ما حل محلها روابط أخرىٰ لألياف أخرىٰ، كما تعمل علىٰ التواء الديدان المجهرية.

السحب في المقطع السفلي يوضح كيفية التواء خيوط من شرائح البروتين حول بعضها البعض بمساعدة من الكاينيسين.

الشيء المثير في هذه الدوامات من الألياف تنتج دوامات صغيرة في مخلوط يشبه المادة الهلامية.

هذه الاضطرابات لها القدرة علىٰ دفع السائل في نفس الاتجاه بكل سهولة عن طريق اختيار الشكل الصحيح للوعاء (الحاوية).

الباحثون أخذوا الأوعية (الحاويات) واستطاعوا عمل خريطة رياضية، تشبه شكل الأقراص والدوائر المجوفة “علىٰ شكل ملفات حلقية” مثل الصورة في الأعلىٰ، البحث عن طريق انتقاء الأبعاد الصحيحة من (بعد) رج الوعاء حيث تصبح الألياف لها تيار ثابت في اتجاه واحد.

وبينما يحدث هذا فقط في الأوعية وعلىٰ وجه التحديد في الأبعاد الصحيحة ،فهذا يرفع من مستواه ،وهذا معناه أنَّ السائل يستطيع أن يكون مشجع لتدفق الماء عبر العديد من المترات.

واحدٌ بالطبع من الـ(ATP) يهرب من الفوسفات ليتمَّ تسليمه إلىٰ بروتين الـ”كاينيساين”، والتدفق العنيف لإيقافه غير جيد عند نقل الكميات الكبيرة من السائل.

بالرغم من ذلك، يمكن أن يكون ذلك سهل يكون دورها في دفع المادة الهلامية في المستقبل بالهندسة الميكانيكية.

“من الانطباع التكنولوجي، ضخ السوائل النشطة مهدت الطريق لهندسة الآلات المنظمة الذاتية الناعمة التي تحول مباشرة الطاقة الكيميائية إلىٰ أعمال ميكانيكة”هذا ما اقترحه الباحثون في الورق.

حتى بدون إجراء، هذا البحث يزودنا ببصيرة للحركة الديناميكية السوائل في داخل الخلايا الخاصة بنا.

ربما في يوم من الأيام سوف نرىٰ تشغيل الروبوت معرفتنا بأجزاء الجسم. مع أوتوماتيكية السوائل التي تُغذي أجسامنا بكميات إحتياطية من الطاقة ال ATP.

المصادر: 1