Gallai model mathemateg ddatgloi triniaethau meddygol newydd

Yr Athro Simon Cox

Gellir gwneud i ronynnau sydd mor wahanol â swigod sebon a phelferynnau drefnu eu hunain yn union yn yr un modd, yn ôl astudiaeth newydd a allai ddatgloi’r broses o greu deunyddiau newydd sbon - gan gynnwys y rhai hynny sydd â dibenion biofeddygol addawol.

Mae’r astudiaeth ryngwladol, sy’n cynnwys yr Athro Simon Cox o Brifysgol Aberystwyth, yn datgelu sut mae gronynnau amrywiol yn trefnu eu hunain i batrymau geometrig sydd yn union o’r un fath pan fyddant wedi’u cyfyngu. 

Gallai'r darganfyddiad helpu gwyddonwyr i ddylunio deunyddiau uwch ar gyfer defnydd meddygol - gan gynnwys systemau clyfar i gyflenwi cyffuriau a therapïau wedi'u targedu.  Gallai hefyd gynnig dealltwriaeth werthfawr ar gyfer peirianneg meinweoedd lle mae deall sut mae celloedd biolegol yn trefnu eu hunain mewn mannau cyfyng yn hanfodol i ddatblygu sgaffaldiau a thriniaethau adfywiol effeithiol.

Cyflawnwyd y darganfyddiad hwn gan ddefnyddio model mathemategol syml sy'n cydbwyso dau rym cystadleuol - pa mor gryf mae'r gronynnau yn gwrthsefyll ei gilydd, a pha mor dynn y maent wedi'u cyfyngu. Trwy fireinio'r paramedrau hyn, roedd y gwyddonwyr yn gallu rhagweld ac atgynhyrchu'r un trefniad ar draws ystod o ddeunyddiau.

I brofi eu theori, aeth y tîm o ymchwilwyr o'r DU, Brasil ac Iwerddon ati i gynnal arbrofion gyda magnetau hofran, pelferynnau, a swigod sebon.  Yn rhyfeddol, er gwaethaf eu gwahaniaethau, ymsefydlodd y gronynnau i gyd i'r un siapiau wrth gael eu rhoi mewn cynwysyddion wedi'u cynllunio'n ofalus.

Gwnaeth yr ymchwilwyr arbrofion gyda magnetau hofran, pelferynnau, a swigod sebon

Meddai'r Athro Simon Cox, o’r Adran Fathemateg Prifysgol Aberystwyth:

"Yr hyn sy'n ddiddorol yw y gellir gwneud gwrthrychau penodol sydd mor amrywiol â swigod sebon a gronynnau magnetig i ymddwyn yn yr un modd, a hynny yn unig trwy addasu sut maen nhw'n cael eu cyfyngu.  Mae hyn yn ein hatgoffa mewn ffordd bwerus bod natur yn aml yn dilyn rheolau cyffredinol, hyd yn oed pan fydd y cynhwysion yn edrych yn hollol wahanol.

"Mae wedi bod yn fraint gweithio gyda'r tîm rhyngwladol hwn o wyddonwyr, gan deilwra ein hefelychiadau cyfrifiadurol o strwythur materol i gadarnhau cyffredinolrwydd y patrymau a welir mewn arbrofion. 

"Mae deall sut mae gronynnau yn cydosod ohonynt eu hunain mewn mannau cyfyngedig yn werthfawr ar gyfer dylunio deunyddiau newydd sydd â phriodweddau wedi'u teilwra, megis mewn peirianneg fiofeddygol lle gallai helpu gyda datblygu triniaethau fel therapïau wedi'u targedu, capsiwlau clyfar neu gapsiwlau sy’n rhyddhau yn araf.  Gallai hefyd fod o fudd mewn diwydiant, gan helpu gyda phecynnu a chludo deunyddiau gronynnog megis powdrau, gronynnau, neu belenni."

Cyhoeddwyd canfyddiadau'r ymchwil yn y cyfnodolyn Physical Review E. Arweiniwyd y gwaith gan  Dr Paulo Douglas Lima o Brifysgol Ffederal Rio Grande do Norte ym Mrasil.  Roedd gwyddonwyr o Goleg y Drindod, Dulyn a Phrifysgol Dechnolegol Dulyn hefyd yn rhan o’r gwaith cydweithredol. 

Share