باحثون يصنعون عضلات باستخدام الطابعة

خبرني - يعمل فريق من الباحثين من المختبرات الفدرالية السويسرية لعلوم وتكنولوجيا المواد "إمبا" (EMPA) على عضلات مصنوعة من مواد لينة. والآن، ولأول مرة، طوروا طريقة لإنتاج هذه المكونات المعقدة باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد.
لا تقتصر العضلات الاصطناعية على تحريك الروبوتات فحسب، بل قد تتمكن يوما ما من دعم الأشخاص في العمل أو أثناء المشي أو استبدال الأنسجة العضلية المصابة. ومع ذلك، فإن تطوير عضلات اصطناعية تُضاهي العضلات الحقيقية يُمثل تحديا تقنيا كبيرا.
لمواكبة نظيراتها البيولوجية، يجب ألا تكون العضلات الاصطناعية قوية فحسب، بل مرنة وناعمة أيضا. تُسمى العضلات الاصطناعية في جوهرها بـ"المحركات"، وهي مكونات تُحوّل النبضات الكهربائية إلى حركة.
تُستخدم هذه المحركات أينما يتحرك شيء ما بضغطة زر، سواء في المنزل أو في محرك السيارة أو في المنشآت الصناعية المتطورة. ومع ذلك، لا تتشابه هذه المكونات الميكانيكية الصلبة مع العضلات كثيرا حتى الآن.
تتكون ما تسمى بالمحركات المرنة العازلة "دي إي إيه" (DEA) من مادتين مختلفتين مصنوعتين من السيليكون: مادة قطب كهربائي موصلة، ومادة عازلة غير موصلة. وتتشابك هذه المواد في طبقات.
يقول الباحث في "إمبا" باتريك دانر "يشبه الأمر تشبيك أصابعك". عند تطبيق جهد كهربائي على الأقطاب الكهربائية، ينقبض المُشغل كالعضلة. وعند انقطاع الجهد، يعود إلى وضعه الأصلي، وفق تصريحاته التي نقلها موقع يوريك أليرت.
ونشرت دراسة الباحثين في مجلة تقنيات المواد المتقدمة.
يعلم دانر أن طباعة مثل هذا الهيكل بطابعة ثلاثية الأبعاد ليست بالأمر الهين. فرغم اختلاف خصائصهما الكهربائية بشكل كبير، يجب أن تتصرف المادتان اللينتان بشكل متشابه للغاية أثناء عملية الطباعة. يجب ألا تختلطا، بل يجب أن تظلا متماسكتين في المُشغل النهائي.
يجب أن تكون "العضلات" المطبوعة لينة قدر الإمكان حتى يُحدث التحفيز الكهربائي التشوه المطلوب. يُضاف إلى ذلك المتطلبات التي يجب أن تلبيها جميع المواد القابلة للطباعة الثلاثية الأبعاد، حيث يجب أن تسيل تحت الضغط حتى يُمكن إخراجها من فوهة الطابعة.

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

السوسنة

منذ 3 ساعات

• السوسنة

النانو يفتح آفاقًا جديدة لعلاج سرطان الثدي

السوسنة- أبرز باحثون الدور المتقدم الذي تلعبه تقنية النانو في تحسين رعاية مرضى سرطان الثدي، مشيرين إلى قدرتها على إحداث تحول كبير في طرق التشخيص والعلاج.وأوضح الباحثون أن الجسيمات النانوية تسهم في الكشف المبكر عن المرض، وتُستخدم في إيصال الأدوية بدقة إلى موقع الورم، إلى جانب تمكين استراتيجيات مبتكرة لمواجهة الأنواع العدوانية من الأورام.وتُعرف الجسيمات النانوية بأنها جزيئات دقيقة للغاية، يتراوح قطرها بين 1 و100 نانومتر، أي أنها أرق بآلاف المرات من شعرة الإنسان.وقد أجرى هذه المراجعة فريق من جامعة سيتشوان الصينية، ونُشرت في مجلة MedComm–Biomaterials and Applications في 5 مايو الجاري، كما تناولها موقع 'يوريك أليرت' المختص بالأبحاث العلمية. سرطان الثدي وتحدياته يعتبر سرطان الثدي أكثر أنواع السرطان شيوعا بين النساء، سواء في الدول المتقدمة أو النامية، وتتسبب عدة عوامل في الإصابة بالمرض منها نمط الحياة والوراثة. ويحدث سرطان الثدي عندما تبدأ بعض الخلايا فيه بالنمو بشكل غير طبيعي نتيجة حدوث طفرة أو تغير بالمادة الوراثية، ثم تنتشر إلى بقية مناطق الثدي وإلى الغدد اللمفاوية، ومنها إلى أجزاء أخرى من الجسم. وعادة ما يبدأ سرطان الثدي في خلايا القنوات التي تنتج الحليب، كما قد يبدأ بالأنسجة الغُدّية في الثدي. ويُشكّل سرطان الثدي تحديا صحيا كبيرا في جميع أنحاء العالم. ووفقا لمنظمة الصحة العالمية، كان هناك 2.261 مليون حالة جديدة من مرضى سرطان الثدي الثلاثي السلبي حول العالم في عام 2020، ليحتل المرتبة الأولى بين جميع الأورام الخبيثة. ويُمثّل سرطان الثدي الثلاثي السلبي، الذي يفتقر إلى التعبير عن مستقبلات هرمون الإستروجين (Estrogen Receptor) ومستقبلات هرمون البروجسترون (Progesterone Receptor) ومستقبلات عامل نمو البشرة البشري 2 (Human Epidermal Growth Factor Receptor 2)، ما بين 15% و20% من جميع حالات سرطان الثدي الثلاثي السلبي. ويُعد هذا النوع من السرطان عدوانيا بشكل خاص، حيث يصل معدل الوفيات إلى 40% في المراحل المتقدمة خلال السنوات الخمس الأولى بعد التشخيص. ما إمكانات الجسيمات النانوية؟ وتعتبر طرق التشخيص الحالية، مثل تصوير الثدي بالأشعة السينية وخزعات الأنسجة، محدودة في الكشف المبكر والتشخيص الدقيق. غالبا ما تُصاحب العلاجات التقليدية، مثل الجراحة والعلاج الكيميائي والعلاج الإشعاعي، آثار جانبية شديدة وفعالية محدودة في علاج السرطان المتقدم أو النقيلي وهو سرطان تكوّن في منطقة أخرى منفصلة عن المنطقة الأولى التي نشأ فيها السرطان الأولي، فمثلا قد يبدأ السرطان في الأمعاء ثم ينتقل إلى الكبد. في ظل هذه التحديات تُقدم تقنية النانو بصيص أمل. أظهرت الجسيمات النانوية إمكانات واعدة في تحسين التصوير التشخيصي. على سبيل المثال، يمكن استخدام جسيمات أكسيد الحديد المغناطيسي النانوية كعوامل مساعدة في التصوير التشخيصي حيث تتراكم هذه الجسيمات في مواقع الأورام وتُنتج تأثيرات تباين قوية، مما يُمكّن من الكشف المبكر والأكثر دقة عن الورم. وتلعب الجسيمات النانوية أيضا دورا حاسما في علاج سرطان الثدي، حيث يُمكن تصميمها كحاملات نانوية متطورة لتحسين قابلية ذوبان الدواء واستقرارها وتوصيلها إلى المنطقة المصابة. على سبيل المثال، يُمكن للجسيمات النانوية المُقترنة بالأجسام المضادة توصيل العلاج الكيميائي إلى الخلايا السرطانية تحديدا، مما يُقلل من الآثار الجانبية على الأنسجة السليمة. ويُوفر العلاج بفرط الحرارة والعلاج الضوئي الحراري باستخدام الجسيمات النانوية بدائل غير جراحية للعلاجات التقليدية، حيث يُولّد حرارة لتدمير الخلايا السرطانية. كما يُعزز العلاج الضوئي الديناميكي، الذي يجمع بين الأدوية الحساسة للضوء والضوء، بواسطة الجسيمات النانوية، مما يُحسّن توصيل الدواء ويُقلل من الآثار الجانبية. علاوة على ذلك، يحمل توصيل الأحماض النووية باستخدام الجسيمات النانوية إمكانات كبيرة لعلاج سرطان الثدي على المستوى الجيني. ويمكن توصيل الحمض النووي الريبي إلى الخلايا السرطانية لتنظيم التعبير الجيني، أو تثبيط الجينات المسرطنة، أو تعزيز التعبير عن الجينات الكابتة للورم. اقرأ المزيد عن:

عمون

منذ 9 ساعات

• عمون

جيل جديد من بدائل الجلد يمنح الأمل لمرضى الحروق!

عمون- كشفت دراسة علمية حديثة أجراها باحثون من جامعة جنوب أستراليا وجامعة أديلايد ومستشفى رويال أديلايد عن تطورات واعدة في مجال بدائل الجلد، تركز على مقاومة العدوى وتعزيز تجديد الأنسجة لدى مرضى الحروق الشديدة. وقد نُشرت الدراسة في دورية Advanced Therapeutics العلمية، وأبرز موقع "يوريك أليرت" نتائجها. ووفق الباحثين، فإن الأساليب التقليدية مثل ترقيع الجلد لا تزال تواجه تحديات كبيرة، أبرزها ضعف السيطرة على العدوى وإطالة فترات الاستشفاء، مما يفاقم التكاليف الصحية ويؤثر على معدلات الشفاء. العدوى.. الخطر الأكبر وأوضح الدكتور زلاتكو كوبيكي، الباحث في معهد الصناعات المستقبلية بجامعة جنوب أستراليا، أن "العدوى تُعدّ السبب الرئيسي للمضاعفات والوفيات لدى مرضى الحروق"، مشددًا على ضرورة الابتكار خارج نطاق العلاجات التقليدية من أجل تطوير بدائل جلدية تحمي من العدوى وتعزز الشفاء. منتجات واعدة: من الأسماك إلى البوليمرات سلّطت الدراسة الضوء على تقنيات ناشئة، أبرزها: كيريسيس (Kerecis): طُعم جلدي يُستخرج من جلد سمك القد الأطلسي، يتميز بخصائص مضادة للبكتيريا، واحتوائه على أحماض أوميغا-3 الطبيعية التي تُعزز التئام الجروح. ويُعد آمنًا بيولوجيًا نظرًا لتشابه تركيب جلده مع الجلد البشري وانخفاض خطر انتقال الأمراض. نوفو سورب بي تي إم (NovoSorb BTM): مادة اصطناعية قابلة للتحلل الحيوي، تعتمد على بوليمرات البولي يوريثان وتتميز بمرونة هيكلية عالية حتى في الجروح المصابة، وتقاوم استعمار البكتيريا دون الحاجة إلى مضادات حيوية. وقالت الدكتورة برونوين ديرمان، كبيرة الباحثين في مختبر هندسة الجلد في المعهد الملكي للصحة في أستراليا: "نحن نشهد تحولاً نحو بدائل جلدية متعددة الوظائف تجمع بين الدعم البنيوي ومقاومة العدوى، وهو أمر بالغ الأهمية في ظل تزايد العدوى المقاومة للمضادات الحيوية عالمياً". الحاجة المتزايدة لحلول فعالة تشير البيانات إلى أن أكثر من 2400 شخص في أستراليا يدخلون المستشفى سنويًا بسبب الحروق، 74% منهم يحتاجون إلى تدخل جراحي، في حين تُسجّل 180 ألف حالة وفاة سنويًا بسبب الحروق على مستوى العالم. وبينما تتوفر بدائل جلدية تجارية متعددة، تفتقر معظمها إلى حماية كافية من الميكروبات، وهي نقطة ضعف خطيرة نظرًا لحساسية جروح الحروق للعدوى البكتيرية. نحو مستقبل علاجي أكثر ذكاءً يدعو الباحثون إلى موجة جديدة من الأبحاث تهدف إلى دمج عوامل مضادة للميكروبات داخل أنسجة جلدية ثلاثية الأبعاد، تدعم نمو الخلايا وتُقلل من الاعتماد على المضادات الحيوية والضمادات المؤقتة. ويأمل الفريق العلمي أن تسهم هذه الابتكارات في ثورة علاجية شاملة تُمكن من تجديد الجلد واستعادة وظائفه الطبيعية، ما قد يغيّر حياة الملايين من الناجين من الحروق حول العالم.

رؤيا

منذ يوم واحد

• رؤيا

"تقنية النانو" ثورة في تشخيص وعلاج سرطان الثدي

يبدأ السرطان عادةً في خلايا القنوات المنتجة للحليب أو الأنسجة الغدية وينتشر إلى الغدد اللمفاوية سلط باحثون من جامعة سيتشوان الصينية الضوء على الدور التحويلي لتقنية الجسيمات النانوية في رعاية مرضى سرطان الثدي، مؤكدين إمكاناتها في الكشف المبكر، توصيل الأدوية بدقة، وعلاج الأنواع الفرعية العدوانية مثل سرطان الثدي الثلاثي السلبي. نُشرت هذه الدراسة في مجلة MedComm–Biomaterials and Applications بتاريخ 5 مايو 2025، واستعرضها موقع يوريك أليرت. ما هي الجسيمات النانوية؟ الجسيمات النانوية هي جزيئات فائقة الصغر يتراوح قطرها بين 1 و100 نانومتر، أي أرق آلاف المرات من شعرة الإنسان. تُستخدم هذه الجزيئات في الطب بفضل خصائصها الفريدة، مثل: الحجم الصغير: يسمح لها باختراق الأنسجة والخلايا بدقة. السطح القابل للتعديل: يُمكن تزويدها بجزيئات مستهدفة للوصول إلى الخلايا السرطانية. التوافق الحيوي: تقلل من الآثار الجانبية على الأنسجة السليمة. سرطان الثدي: تحدٍ صحي عالمي يُعد سرطان الثدي النوع الأكثر شيوعًا بين النساء عالميًا، حيث سجلت منظمة الصحة العالمية 2.261 مليون حالة جديدة في 2020، ليتصدر قائمة الأورام الخبيثة. تنتج الإصابة عن عوامل مثل: الوراثة: طفرات في الجينات مثل BRCA1 وBRCA2. نمط الحياة: التدخين، السمنة، وقلة النشاط البدني. التغيرات الهرمونية: التعرض الطويل للإستروجين. يبدأ السرطان عادةً في خلايا القنوات المنتجة للحليب أو الأنسجة الغدية، وينتشر إلى الغدد اللمفاوية أو أعضاء أخرى، مثل الكبد أو الرئتين. سرطان الثدي الثلاثي السلبي: يُشكل 15-20% من حالات سرطان الثدي. يفتقر إلى مستقبلات الإستروجين، البروجسترون، وHER2، مما يجعله مقاومًا للعلاجات الهرمونية. يُعد عدوانيًا، مع معدل وفيات يصل إلى 40% خلال 5 سنوات في المراحل المتقدمة. تحديات التشخيص والعلاج التقليدي الكشف المبكر: تقنيات مثل تصوير الثدي بالأشعة (Mammography) وخزعات الأنسجة محدودة في اكتشاف الأورام الصغيرة أو العدوانية. العلاجات التقليدية: الجراحة: تُسبب ندوبًا ومضاعفات. العلاج الكيميائي: يُؤثر على الخلايا السليمة، مما يسبب آثارًا جانبية مثل الغثيان وفقدان الشعر. العلاج الإشعاعي: فعاليته محدودة في الحالات النقيلية. السرطان النقيلي: صعوبة علاج الأورام التي تنتشر إلى أعضاء أخرى. دور تقنية النانو في علاج سرطان الثدي أظهرت الجسيمات النانوية إمكانات ثورية في تحسين التشخيص والعلاج، وتشمل تطبيقاتها: التشخيص المتقدم: تصوير محسّن: تُستخدم جسيمات أكسيد الحديد المغناطيسي النانوية كعوامل تباين في التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). تتراكم هذه الجزيئات في مواقع الأورام، مما يعزز دقة الكشف المبكر. الكشف عن العلامات الحيوية: يمكن للجسيمات النانوية اكتشاف بروتينات أو جينات مرتبطة بالسرطان في الدم، مما يساعد على التشخيص غير الجراحي. توصيل الأدوية بدقة: حاملات نانوية: تُصمم الجسيمات النانوية لنقل الأدوية الكيميائية مباشرة إلى الخلايا السرطانية، مما يقلل الضرر على الأنسجة السليمة. استهداف محدد: يمكن تزويد الجسيمات بأجسام مضادة تتعرف على الخلايا السرطانية، مثل تلك التي تحمل HER2، لتوصيل العلاج بدقة. تحسين استقرار الأدوية: تزيد الجسيمات من قابلية ذوبان الأدوية ومدة بقائها في الجسم. العلاجات المبتكرة: العلاج بفرط الحرارة: تستخدم الجسيمات النانوية، مثل الذهب أو أكسيد الحديد، لتوليد حرارة تدمر الخلايا السرطانية دون الحاجة إلى جراحة. العلاج الضوئي الحراري: تجمع الجسيمات بين الضوء والحرارة لتدمير الأورام بدقة. العلاج الضوئي الديناميكي: تعزز الجسيمات توصيل الأدوية الحساسة للضوء، مما يحسن فعالية العلاج ويقلل الآثار الجانبية. العلاج الجيني: توصيل الأحماض النووية: تُستخدم الجسيمات لنقل الحمض النووي الريبي (siRNA أو miRNA) إلى الخلايا السرطانية لتنظيم الجينات. تثبيط الجينات المسرطنة: تستهدف الجسيمات الجينات المسببة للسرطان لوقف نمو الورم. تعزيز الجينات الكابتة: تحفز الجسيمات إنتاج بروتينات تمنع انتشار السرطان. مزايا تقنية النانو في علاج سرطان الثدي الكشف المبكر: تحسين دقة التصوير واكتشاف الأورام في مراحلها الأولية. العلاج الموجه: تقليل الآثار الجانبية مقارنة بالعلاجات التقليدية. الفعالية العالية: استهداف الأنواع الفرعية العدوانية، مثل سرطان الثدي الثلاثي السلبي. العلاجات غير الجراحية: تقديم بدائل مثل العلاج الحراري والضوئي. التخصيص: تصميم الجسيمات حسب نوع الورم واحتياجات المريض. التحديات والمخاوف رغم الإمكانات الواعدة، تواجه تقنية النانو تحديات: السلامة: الحاجة إلى دراسات طويلة الأمد لتقييم السمية المحتملة للجسيمات النانوية. التكلفة: تصنيع الجسيمات وتطبيقها مكلف، مما قد يحد من الوصول إليها في الدول النامية. التشريعات: غياب أطر تنظيمية واضحة لاستخدام الجسيمات النانوية في العلاجات السريرية. التفاعل مع الجسم: احتمال تراكم الجسيمات في أعضاء مثل الكبد أو الكلى. مستقبل تقنية النانو في علاج سرطان الثدي تتوقع الدراسات أن تُصبح الجسيمات النانوية جزءًا أساسيًا من بروتوكولات علاج سرطان الثدي بحلول 2030، مع التركيز على: دمج الذكاء الاصطناعي: لتصميم جسيمات نانوية أكثر دقة في استهداف الأورام. العلاجات المدمجة: الجمع بين العلاج الكيميائي، الحراري، والجيني في منصة نانوية واحدة. التجارب السريرية: توسيع التجارب لتشمل أنواعًا أخرى من سرطان الثدي. إتاحة العلاج: تطوير تقنيات تصنيع منخفضة التكلفة لتعميم الفائدة. نصائح للوقاية من سرطان الثدي الفحص الدوري: إجراء تصوير الثدي السنوي للنساء فوق 40 عامًا. نمط حياة صحي: تقليل التدخين، الحفاظ على وزن مثالي، وممارسة الرياضة. الوعي الجيني: فحص الجينات للنساء ذوات التاريخ العائلي للسرطان. المتابعة الطبية: استشارة الطبيب عند ملاحظة أي تغيرات في الثدي. وتُمثل تقنية الجسيمات النانوية ثورة واعدة في تشخيص وعلاج سرطان الثدي، خاصة الأنواع العدوانية مثل الثلاثي السلبي. من خلال تحسين الكشف المبكر، توصيل الأدوية بدقة، وتقديم علاجات مبتكرة مثل العلاج الحراري والجيني، تُقدم النانو أملًا جديدًا لملايين المرضى. رغم التحديات مثل التكلفة والسلامة، تشير الأبحاث إلى مستقبل مشرق لهذه التقنية بحلول 2030. لتحقيق أقصى استفادة، يجب تعزيز التجارب السريرية وتطوير أطر تنظيمية واضحة.