Ызбекистон Республикаси Олий ва

Биомеханиканинг замонавий йўналишлари

Ҳамма тирик организмлар молекулалар ва атомлардан ташкил топган. Атом-молекуляр тизимлар фаолияти организмнинг макроскопик фаолиятига таъсир қилади. Шунинг учун ҳам биомеханиканинг асосий йўналишларидан бири – квант биомеханикасидир.

Квант биомеханикасининг мақсади бошқа квант молекуляр фанлар билан биргаликда квант механикаси принципларини микроскопик поғонадаги механик ҳаракатни ўрганиш, улар асосида организм макрохоссаларини таҳлил қилиш ва башорат қилиш. Квант биомеханикасининг асосий масаласи электрон-конформацион тизимлар динамикасини тадқиқ этишдир. Ушбу соҳадаги ютуқлар Нобел мукофоти лауреати Сент-Дьёрдьи, Волькенштейн, Дедел, Пульман ва бошқалар ишлари билан боғлиқ.
Организмдаги асосий ҳодисалар молекуляр поғонада юз беради. Молекулаларнинг фазовий ўзгариши, бир-бирига ўзаро таъсири ва парчаланиши механика усуллари орқали ўрганилиши мумкин. Унда ҳар хил биологик муҳитда макромолекулалар тузилишининг ўзгаришини тажриба орқали ўрганилади. Ҳозир молекуляр-биомеханика соҳасида наслий молекулалар – ДНК, мушак молекулалари ва ферментлар кенг томонлама ўрганилган. С.А.Регирер фикрича макромолекулаларнинг аралашмадаги, хужайра қобиғидаги ва хужайрадаги коллектив ҳаракатининг хоссаларини статистик механика назарияси орқали ўрганиш мумкин.
Тирик тизимлар элементар бирлиги хужайрада рўй берадиган биологик ҳодисалар ҳар хил механик жараёнлар билан узвий боғланган. Бу соҳадаги асосий ишлар хужайра биомеханикасига тегишли бўлиб хужайра қобиғининг, хужайра органоидлари, цитоплазма ва бир бутун хужайрани механик конструкция сифатида таҳлил қилиш билан боғлиқ. Бундан ташқари, хужайра ўсимталари ҳаракати, цитоплазмадаги оқимлар, нерв хужайраси (аксон) деформацияси вақтидаги электромеханик жараёнлар, аксон бўйлаб нерв импульсининг тарқалиши ҳар томонлама таҳлил килинмоқда.
Хужайра қобиғининг мувозанат формалари, уларнинг деформациялари ва электрик зарарланиши, қобиғнинг шаклланиши ва ўсиши хужайра биомеханикасининг ечилиши зарур бўлган масалаларидир.
Хужайра биохимияси ва модда алмашувининг хужайра механик ҳолати билан боғлиқлигини, унинг бўлиниши, ўсиши ва ҳаракатини ўрганиш биомеханиканинг умумбиологик муаммолари қаторига киради.
Организмнинг асосий вазифалари хужайралар тўпламининг орган ва тўқималарда ўсиш ва ривожланиши орқали рўй беради. Бу ердаги биомеханиканинг (“юмшоқ тўқималар биомеханикаси”) асосий масаласи хужайралар тўплами конфигурациясида наслий бўлмаган механик факторлар билан боғлиқ қурилиш қонуниятларини ўрганишдир. Бу ерда туташ муҳитлар механикаси, ўсиш кинематикасини ва морфогенезини механик, кучланиш ва деформациялар орқали энергия ва модда оқимини ҳисобга олиб таҳлил қилиш керак. Шу аснода диффузия ва реология қонунлари ҳам катта ёрдам бериши мумкин.
Ўсиш ва морфогенезнинг наслий бўлмаган регуляция усулларини ўрганиш инсон организмдаги “қаттиқ тўқималар” – суяк ва скелет тизимларининг нормал ва деформацияланган, синган ҳоллардаги мувозанат қонуниятлари, ҳаракатланиш усуллари ва хусусиятларини ўрганиш, синган бўлимни сунъий материал билан “протез” билан алмаштириш “қаттиқ тўқималар биомеханикасининг” долзарб масалаларини ташкил қилади. Шу йўналишдаги илмий натижалар роботлар биомеханикаси ва робототехника учун илмий асос бўлиб хизмат қилиши мумкин.
Организм фаолияти орган ва тўқималарнинг узвий боғланиб, эволюция давомида ташкил топган тизимлар орқали амалга оширилади. Мисол тариқасида қон-айланиш тизими, нерв тизими, нафас олиш тизими ва бошқаларни келтириш мумкин. Улар жуда ҳам мураккаб тузилган бўлиб, фаолияти орган ва тўқималар, муҳитлар, хужайралар ва молекулалар поғонасидаги регуляция механизмлари асосида амалга оширилади. Ушбу қўлланмада қон айланиш тизими биомеханикасига алоҳида эътибор берилади.