جهاز MUSAS: استلهام سمك الريمورا لحلول علاجية
القرش
والحيتان و
السلاحف
، لتتجوّل معها في المحيطات من دون بذل جهد يُذكَر.
هذه السمكة الصغيرة أثارت فضول العلماء لعقود، لكن الفريق البحثي قرّر الذهاب إلى ما هو أبعد من مجرّد الإعجاب، إذ عمل على محاكاة آلية التصاقها لتصميم جهاز صناعي يستطيع الالتصاق تلقائياً، من دون استخدام أيّ محركات، بأسطح حيوية رخوة مثل بطانة الجهاز الهضمي أو جلود الكائنات البحرية الحية. النتيجة؟ جهاز جديد يحمل اسم MUSAS، اختصاراً لـ"نظام الالتصاق الميكانيكي الناعم تحت الماء" (Mechanical Underwater Soft Adhesion System)، يمزج بين البراعة البيولوجية والذكاء الهندسي، ويَعِد بفتح آفاق غير مسبوقة في مجالات مثل توصيل الأدوية، والمراقبة البيئية، وأجهزة الاستشعار الذكية، وذلك بحسب دراسة نُشرت في 23 يوليو/تموز الحالي في مجلة Nature.
أوضح الباحث المشارك في الدراسة، جيوفاني ترافيرسو (Giovanni Traverso)، أستاذ الهندسة الميكانيكية المشارك في MIT: "عندما تأمّلنا كيف تلتصق سمكة الريمورا بكائنات ضخمة وسريعة في بيئات بحرية ديناميكية، أدركنا أن علينا تقليد هذه العبقرية الطبيعية. استلهمنا البنية الدقيقة لقرص الشفط الذي تمتلكه، بما في ذلك تقسيمه إلى حجرات مرنة مغطاة بأنسجة ناعمة، واستخدمنا تلك الفكرة في تصميم جهاز يمكنه الالتصاق بمرونة بأسطح غير متجانسة".
لم يكتفِ الفريق بذلك، بل درس أيضاً الصفائح الدقيقة التي تمتلكها الريمورا المعروفة باسم "اللاميلا" (lamellae)، والتي تختلف بين الأنواع. فبعض الأنواع تمتلك صفائح مائلة تسمح لها بالثبات داخل تجاويف
الأسماك الكبيرة
مثل سمكة الشفنين، في حين تستخدم أنواع أخرى صفائح موازية لمقاومة السحب في التيارات السريعة. هذا التنوع ألهم الباحثين لتجريب أنماط متعدّدة حتّى توصّلوا إلى التصميم الأمثل للجهاز الجديد.
شرح ترافيرسو في تصريحات لـ"العربي الجديد" أنّ الجهاز المقترح يتكوّن من قرص مرن مصنوع من السيليكون وموادّ ذكية قادرة على التفاعل مع الحرارة. بداخل الجهاز، صفوف دقيقة من الإبر الصغيرة المصنوعة من سبائك ذاكرة الشكل (Shape-Memory Alloys)، تتنشّط تلقائياً عند ملامستها لحرارة الجسم، فتلتصق بلطف بالأنسجة الرخوة من دون أن تُحدث ضرراً.
أظهرت التجارب أنّ الجهاز قادر على الالتصاق بنجاح ببطانة معدة خنزير، وعلى قفازات صناعية، بل وحتى بجسم سمكة بلطي حية تسبح في الماء، من دون أن تتأثر حركتها أو تتعرض لأي أذى. ليس ذلك فحسب، بل استطاع الجهاز أن يقيس بدقّة درجة حرارة المياه أثناء سباحة السمكة، ما يفتح الباب أمام استخدامه في مراقبة البيئات البحرية.
واحدة من أكثر التطبيقات الطبية إثارة في هذا الابتكار تتمثّل في استخدامه لتشخيص مرض الارتجاع المعدي المريئي، وهي حالة شائعة تسبّب انزعاجاً يومياً لملايين الأشخاص، بحسب الفريق. ففي التجارب، ثُبّت الجهاز على جدار المريء لدى حيوان تجريبي، واستطاع قياس مؤشرات الارتجاع من دون الحاجة إلى الأنابيب المزعجة المستخدمة حالياً، ليعمل كأنه "عيادة لاصقة" صغيرة الحجم، ذكية ومريحة.
تكنولوجيا
التحديثات الحية
أمراض القلب... الذكاء الاصطناعي يكشف ما لا يراه الأطباء
أما التطبيق الأبرز فيكمن في قدرته على توصيل الأدوية والجزيئات البيولوجية مباشرة إلى الأنسجة. ففي إحدى التجارب، دمج الباحثون دواء كابوتغرافير (Cabotegravir)، المُستخدم في الوقاية من
فيروس نقص المناعة البشرية
(HIV)، ضمن مكوّنات الجهاز، ليُطلِقه تدريجياً داخل الجسم على مدى أسبوع كامل. كما صمّم الفريق نسخة من الجهاز لتوصيل جزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA) العلاجية، وبتثبيت جين ينتج بروتيناً مضيئاً داخل هذه الجزيئات، تمكّن الباحثون من رصد الضوء المنبعث من خلايا الحيوان التجريبي، ما أكّد نجاح التوصيل الجيني بدقّة غير مسبوقة. يضيف ترافيرسو: "لا تقتصر أهمية الجهاز على إيصال الأدوية فحسب، بل نعمل حالياً على تطويره لتحفيز إفراز هرمونات الشبع، ما قد يُسهم في علاج السمنة والاضطرابات الغذائية".
ورغم أن الجهاز لا يزال في مرحلة التطوير، إلّا أن قدرته على العمل من دون محركات أو مصادر طاقة، في بيئات معقّدة كالجهاز الهضمي أو أعماق البحر، تجعله مرشحاً بارزاً ليكون من بين أبرز الابتكارات الطبية والبيئية في العقد القادم. يأمل الفريق البحثي في تطوير نسخ متعدّدة من الجهاز تناسب أنواعاً مختلفة من الأدوية، وربما استخدامه مستقبلاً في تحفيز الإشارات العصبية أو الكهربائية داخل الجسم لمعالجة أمراض مزمنة، أو حتى في متابعة سلوك الحيوانات البحرية في موائلها الطبيعية بدقة غير مسبوقة.
هاشتاغز
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
العربي الجديد
٠١-٠٨-٢٠٢٥
- العربي الجديد
جهاز MUSAS: استلهام سمك الريمورا لحلول علاجية
طوّر باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، بالتعاون مع مؤسّسات علمية أخرى، جهازاً ميكانيكياً بالغ الدقّة، قادراً على الالتصاق بأسطح ناعمة داخل الجسم البشري أو تحت الماء، مستوحى من واحدة من أذكى الكائنات البحرية: سمكة الريمورا أو كما تُعرف شعبياً بـ"سمكة اللزّاقة". تشتهر الريمورا بقدرتها الفريدة على التعلّق بأسماك القرش والحيتان و السلاحف ، لتتجوّل معها في المحيطات من دون بذل جهد يُذكَر. هذه السمكة الصغيرة أثارت فضول العلماء لعقود، لكن الفريق البحثي قرّر الذهاب إلى ما هو أبعد من مجرّد الإعجاب، إذ عمل على محاكاة آلية التصاقها لتصميم جهاز صناعي يستطيع الالتصاق تلقائياً، من دون استخدام أيّ محركات، بأسطح حيوية رخوة مثل بطانة الجهاز الهضمي أو جلود الكائنات البحرية الحية. النتيجة؟ جهاز جديد يحمل اسم MUSAS، اختصاراً لـ"نظام الالتصاق الميكانيكي الناعم تحت الماء" (Mechanical Underwater Soft Adhesion System)، يمزج بين البراعة البيولوجية والذكاء الهندسي، ويَعِد بفتح آفاق غير مسبوقة في مجالات مثل توصيل الأدوية، والمراقبة البيئية، وأجهزة الاستشعار الذكية، وذلك بحسب دراسة نُشرت في 23 يوليو/تموز الحالي في مجلة Nature. أوضح الباحث المشارك في الدراسة، جيوفاني ترافيرسو (Giovanni Traverso)، أستاذ الهندسة الميكانيكية المشارك في MIT: "عندما تأمّلنا كيف تلتصق سمكة الريمورا بكائنات ضخمة وسريعة في بيئات بحرية ديناميكية، أدركنا أن علينا تقليد هذه العبقرية الطبيعية. استلهمنا البنية الدقيقة لقرص الشفط الذي تمتلكه، بما في ذلك تقسيمه إلى حجرات مرنة مغطاة بأنسجة ناعمة، واستخدمنا تلك الفكرة في تصميم جهاز يمكنه الالتصاق بمرونة بأسطح غير متجانسة". لم يكتفِ الفريق بذلك، بل درس أيضاً الصفائح الدقيقة التي تمتلكها الريمورا المعروفة باسم "اللاميلا" (lamellae)، والتي تختلف بين الأنواع. فبعض الأنواع تمتلك صفائح مائلة تسمح لها بالثبات داخل تجاويف الأسماك الكبيرة مثل سمكة الشفنين، في حين تستخدم أنواع أخرى صفائح موازية لمقاومة السحب في التيارات السريعة. هذا التنوع ألهم الباحثين لتجريب أنماط متعدّدة حتّى توصّلوا إلى التصميم الأمثل للجهاز الجديد. شرح ترافيرسو في تصريحات لـ"العربي الجديد" أنّ الجهاز المقترح يتكوّن من قرص مرن مصنوع من السيليكون وموادّ ذكية قادرة على التفاعل مع الحرارة. بداخل الجهاز، صفوف دقيقة من الإبر الصغيرة المصنوعة من سبائك ذاكرة الشكل (Shape-Memory Alloys)، تتنشّط تلقائياً عند ملامستها لحرارة الجسم، فتلتصق بلطف بالأنسجة الرخوة من دون أن تُحدث ضرراً. أظهرت التجارب أنّ الجهاز قادر على الالتصاق بنجاح ببطانة معدة خنزير، وعلى قفازات صناعية، بل وحتى بجسم سمكة بلطي حية تسبح في الماء، من دون أن تتأثر حركتها أو تتعرض لأي أذى. ليس ذلك فحسب، بل استطاع الجهاز أن يقيس بدقّة درجة حرارة المياه أثناء سباحة السمكة، ما يفتح الباب أمام استخدامه في مراقبة البيئات البحرية. واحدة من أكثر التطبيقات الطبية إثارة في هذا الابتكار تتمثّل في استخدامه لتشخيص مرض الارتجاع المعدي المريئي، وهي حالة شائعة تسبّب انزعاجاً يومياً لملايين الأشخاص، بحسب الفريق. ففي التجارب، ثُبّت الجهاز على جدار المريء لدى حيوان تجريبي، واستطاع قياس مؤشرات الارتجاع من دون الحاجة إلى الأنابيب المزعجة المستخدمة حالياً، ليعمل كأنه "عيادة لاصقة" صغيرة الحجم، ذكية ومريحة. تكنولوجيا التحديثات الحية أمراض القلب... الذكاء الاصطناعي يكشف ما لا يراه الأطباء أما التطبيق الأبرز فيكمن في قدرته على توصيل الأدوية والجزيئات البيولوجية مباشرة إلى الأنسجة. ففي إحدى التجارب، دمج الباحثون دواء كابوتغرافير (Cabotegravir)، المُستخدم في الوقاية من فيروس نقص المناعة البشرية (HIV)، ضمن مكوّنات الجهاز، ليُطلِقه تدريجياً داخل الجسم على مدى أسبوع كامل. كما صمّم الفريق نسخة من الجهاز لتوصيل جزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA) العلاجية، وبتثبيت جين ينتج بروتيناً مضيئاً داخل هذه الجزيئات، تمكّن الباحثون من رصد الضوء المنبعث من خلايا الحيوان التجريبي، ما أكّد نجاح التوصيل الجيني بدقّة غير مسبوقة. يضيف ترافيرسو: "لا تقتصر أهمية الجهاز على إيصال الأدوية فحسب، بل نعمل حالياً على تطويره لتحفيز إفراز هرمونات الشبع، ما قد يُسهم في علاج السمنة والاضطرابات الغذائية". ورغم أن الجهاز لا يزال في مرحلة التطوير، إلّا أن قدرته على العمل من دون محركات أو مصادر طاقة، في بيئات معقّدة كالجهاز الهضمي أو أعماق البحر، تجعله مرشحاً بارزاً ليكون من بين أبرز الابتكارات الطبية والبيئية في العقد القادم. يأمل الفريق البحثي في تطوير نسخ متعدّدة من الجهاز تناسب أنواعاً مختلفة من الأدوية، وربما استخدامه مستقبلاً في تحفيز الإشارات العصبية أو الكهربائية داخل الجسم لمعالجة أمراض مزمنة، أو حتى في متابعة سلوك الحيوانات البحرية في موائلها الطبيعية بدقة غير مسبوقة.
العربي الجديد
٢٩-٠٧-٢٠٢٥
- العربي الجديد
ولادة النجم HOPS-315... كما لو أننا ننظر إلى طفولة نظامنا الشمسي
في كشف علمي غير مسبوق، تمكن فريق بحثي دولي من التقاط أول صورة في تاريخ العلم للحظة التي تبدأ فيها الكواكب بالتشكّل حول نجم خارج نظامنا الشمسي. وباستخدام تلسكوبي " جيمس ويب " و"ألما"، التقط العلماء إشارات تكشف عن بدء تكون أول حبيبات المواد الصلبة الكوكبية، وهي معادن ساخنة بدأت في التصلب داخل قرص غازي يحيط بنجم حديث الولادة يدعى HOPS-315 ويقع على بعد 1300 سنة ضوئية من الأرض. تقول الباحثة الرئيسية في الدراسة، ميليسا مكلو (Melissa McClure)، أستاذة الفلك وعلوم الأرض في جامعة لايدن الهولندية: "للمرة الأولى، تمكّنا من تحديد اللحظة المبكرة التي يبدأ فيها تشكّل الكواكب حول نجم غير شمسنا، إنها نافذة فريدة نطل منها على ماضينا الكوني". يمثل هذا الاكتشاف، المنشور يوم 16 يوليو/تموز في مجلة Nature، محطة تاريخية في فهم بدايات النظم الشمسية، إذ لم يسبق أن تمكن العلماء من تتبع تشكل المواد الصلبة -اللبنة الأولى للكواكب- في مرحلة مبكرة كهذه. يصف الفريق النجم HOPS-315 بأنه "شمس في مهدها"، إذ تحيط به سحابة كثيفة من الغاز والغبار تعرف باسم القرص الكوكبي الأولي، وهي الساحة التي تنشأ فيها الكواكب. توضح الباحثة في تصريحات لـ"العربي الجديد" أنه عادة ما يرى علماء الفلك في مثل هذه الأقراص كواكب ضخمة بالفعل، شبيهة بالمشتري، لكنها في مراحل تطور لاحقة. وتضيف: "لكن في هذا الاكتشاف، رُصدت اللحظة التي تبدأ فيها حبيبات المعادن بالتشكل، وهي المرحلة التي تسبق تكون الكواكب بزمن طويل"، موضحة: "نحن لا نرى فقط كوكباً يتكون، بل نشهد أول شرارة في عملية بناء الكوكب. إنه مثل النظر إلى صورة لطفولة نظامنا الشمسي". يعتمد العلماء عادة على دراسة النيازك القديمة الموجودة في نظامنا الشمسي، لفهم بداية تشكّل الأرض والكواكب الأخرى. فهذه الصخور، المحفوظة منذ بلايين السنين، تحتوي على معادن بلورية تكونت في درجات حرارة عالية، من أبرزها أكسيد السيليكون، وهو أحد المؤشرات الرئيسية على بدء التصلب المعدني في الفضاء. وبحسب الدراسة، فقد رُصد أكسيد السيليكون حول النجم HOPS-315 ليس فقط في حالته الغازية بل أيضاً ضمن معادن بلورية بدأت تتصلب. تقول الباحثة: "هذه هي المرة الأولى التي نشاهد فيها هذا النوع من التكوين المعدني في قرص كوكبي أولي، بل وفي أي مكان خارج نظامنا الشمسي". التُقطت إشارات هذه المعادن باستخدام تلسكوب جيمس ويب، ثم حدد العلماء موقعها الدقيق بمساعدة مرصد ألما في صحراء أتاكاما بتشيلي، التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي. وبحسب التحليل، فإن هذه المعادن تتشكّل في منطقة من القرص تقابل موقع حزام الكويكبات في نظامنا الشمسي، وهي منطقة شهدت في الماضي ولادة مواد بناء الكواكب الصخرية. تقول مكلور: "المثير في الأمر أننا نرى هذه المعادن في الموقع نفسه الذي نرصدها فيه داخل كويكبات النظام الشمسي. هذا يجعل من HOPS-315 نموذجاً رائعاً لدراسة ماضينا". وبحسب الباحثة، يمثل هذا النجم مرآة لما كانت عليه شمسنا قبل أكثر من 4.5 مليارات سنة، وهو يمنح العلماء فرصة نادرة لدراسة بدايات نشأة الكواكب مباشرة، بدلاً من الاعتماد فقط على الأحافير الكونية في نيازك الأرض. علوم وآثار التحديثات الحية كوكب TWA 7 b... جُرم وسط غبار نجمي على بعد 111 سنة ضوئية تؤكد الباحثة أن هذه المنظومة هي من أفضل ما نعرفه لدراسة العمليات التي حدثت خلال تكون نظامنا الشمسي ، وتمنحنا نافذة فريدة لفهم تشكّل الأرض والكواكب الأخرى. ويتوقع المؤلفون أن هذا الاكتشاف سيلفت انتباه الفرق العلمية الأخرى، سواء في المرصد الأوروبي الجنوبي أو في مراكز الأبحاث المعنية الأخرى. "تكشف دراستنا مرحلة مبكرة جداً من تشكّل الكواكب وتظهر كيف يمكن لتلسكوبي جيمس ويب وألما أن يتكاملا للكشف عن أسرار تكوّن الأنظمة الكوكبية" تقول مكلور، وتضيف: "بينما لا يزال كثير من أسرار الكون غامضة، يؤكد هذا الاكتشاف أننا نقترب أكثر من أي وقت مضى من الإجابة عن أحد أعظم الأسئلة: كيف ولدت كواكب مثل الأرض؟ وربما، كيف بدأت رحلة الحياة في الكون؟".
العربي الجديد
٠٣-٠٧-٢٠٢٥
- العربي الجديد
هذه أول صورة لبقايا نجم انفجر مرتين قبل أن ينطفئ
رصد علماء فلك آثار انفجارٍ مزدوجٍ أنهى وجود نجم، مقدمين بذلك أول دليلٍ مرئي على هذا السيناريو الذي كان نظرياً في السابق، وفقا لدراسةٍ نشرت نتائجها يوم الأربعاء. ولا تزال المستعرات العظمى (سوبرنوفا) – وهي انهياراتٌ كارثيةٌ لبعض النجوم في نهاية حياتها – غامضةً من نواحٍ عدة، إذ يتسم هذا الحدث، الذي يشهد انفجار نجم بطابعٍ مفاجئٍ وغير متوقع. وبكتلةٍ تشبه كتلة الشمس، تركز الأقزام البيضاء مادتها في حجمٍ أصغر بكثير. ومن المعروف أنها تنهي حياتها بالتلاشي ببطء، متحولةً إلى أقزامٍ سوداء – وهو ما بقي ضمن الإطار النظري من دون رصدٍ فعلي سابقاً – أو بالانفجار كمستعر أعظم. علوم وآثار التحديثات الحية تلسكوب ألما يلتقط صوراً غير مسبوقة لبدايات الكون وأوضح طالب الدكتوراه بريام داس، المعد الرئيسي للدراسة التي نشرتها مجلة نيتشر (Nature)، في بيانٍ صادرٍ عن المرصد الأوروبي الجنوبي، أن "انفجارات الأقزام البيضاء تؤدي دوراً حاسماً في علم الفلك". ويعزى ذلك خصوصاً إلى أن هذه الأحداث تُنتج عدداً كبيراً من العناصر، من بينها الحديد، تستخدم كمواد خام لتكوين نجوم جديدة. ومع ذلك، لا يزال اللغز المُحير حول الآلية الدقيقة المُسبّبة للانفجار من دون حل، بحسب داس. تتفق النماذج جميعُها على سيناريو يقوم على مراكمة القزم الأبيض للمادة عن طريق استيلائه على نجمٍ توأم، حتى ينهار تحت تأثير كتلته. غير أن دراساتٍ حديثةً أشارت إلى احتمالٍ ثانٍ، وهو أن يُغَلّف القزم الأبيض نفسه بطبقةٍ من الهيليوم المُستعار من نجمٍ توأم، والتي "قد تصبح غير مستقرةٍ وتنفجر"، وفقاً للبيان. وتضغط موجة الصدمة الناتجة عن هذا الانفجار على القزم الأبيض، الذي ينفجر بدوره كمستعر أعظم. وباستخدام أداة ميوز (MUSE) المُثبّتة على التليسكوب الكبير جداً فيري لارج تليسكوب (Very Large Telescope) التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي في تشيلي، التقط فريقٌ من علماء الفلك " صورةً فوتوغرافيةً " لبقايا الحدث، المُسمّى SNR 0509، والذي وقع قبل حوالي 300 إلى 330 عاما في سحابة ماجلان، بالقرب من درب التبانة. وتماشياً مع النظرية، تظهر هذه الصورة حلقتين مميزتين من الكالسيوم، باللون الأزرق في صور ميوز (MUSE)، يُشير كل منهما إلى انفجار. ويعد ذلك "مؤشراً واضحاً" إلى أن "آلية الانفجار المزدوج" تحدث فعلاً في الطبيعة، وفقاً لعالم الفلك إيفو سايتنزال من المعهد الألماني للدراسات النظرية في هايدلبرغ، الذي قاد عمليات الرصد. (فرانس برس)
