التفلون وإخوته.. كيميائيون يعلنون بداية النهاية لعصر "المواد الأبدية"
ولكن هناك ما يختبئ خلف هذه الراحة اليومية، وهو خطر كيميائي صادم يحمل اسما دراميا بعض الشيء؛ المواد الأبدية، التي تعرف بأنها مركبات صناعية مقاومة للتحلل، يمكن أن تبقى في أجسامنا وبيئتنا عقودا طويلة.
لكن دراسة جديدة من جامعة تورونتو، نشرت في دورية "نيتشر كوميونيكيشنز"، قد تغير المعادلة، إذ أعلن فريق من باحثي الجامعة عن تطوير مادة سطحية غير لاصقة، تؤدي الوظيفة نفسها من دون الاعتماد على كميات كبيرة من هذه المواد السامة، مما يشكل ثورة واعدة في علوم المواد وسلامة المستهلك.
ما "المواد الأبدية"؟ ولماذا تعد خطيرة؟
المواد الأبدية، أو ما يُعرف علميا باسم "مواد بيرفلورو ألكيل وبولي فلورو ألكيل"، هي مجموعة من المواد الكيميائية التي لا تتحلل طبيعيا في البيئة أو الجسم البشري، وذلك يجعلها تتراكم على مدى الزمن.
تستخدم هذه المركبات منذ الخمسينيات في منتجات مثل أواني الطهو غير اللاصقة (التفلون) والملابس المقاومة للماء وتغليف الوجبات السريعة ومواد إطفاء الحرائق.
ورغم فاعليتها، فقد أظهرت الدراسات العلمية ارتباطها بأنواع مختلفة من الاضطرابات الصحية يأتي على رأسها السرطان.
والمشكلة الكبرى أن هذه المواد لا تختفي، فهي تلوّث المياه والتربة والهواء، ورصدت في دم الإنسان والحيوان في معظم أنحاء العالم، بل حتى في القطب الشمالي.
الكيمياء تطور بديلا آمنا
وقد واجه الكيميائيون منذ سنوات صعوبة في إيجاد بديل يقدّم الخصائص "السحرية" نفسها التي توفرها تلك المواد، أي مقاومة الماء والزيت والحرارة، من دون أن يحمل مخاطر صحية.
الفريق الكندي بقيادة الدكتورة أليسون ريتشاردز نجح في ذلك جزئيا، من خلال تطوير طلاء جديد قائم على مادة "بولي ديميثيل سيلوكسان" وهي آمنة ومرنة، وتستخدم أصلًا في الأجهزة الطبية.
وبحسب الدراسة، فهذا المركب هو أحد تركيبات السيليكون، لكن على عكس السيليكون التقليدي، يربط العلماء سلاسل قصيرة من بولي ديميثيل سيلوكسان بمادة أساسية إضافية، تعمل كقاعدة، بينما تمتد منها شعيرات من بولي ديميثيل سيلوكسان بحجم النانو، وعلى سبيل التقريب يمكنك تخيلها كشعيرات فرشاة تخرج من القاعدة الخشبية.
إلى جانب ذلك، اعتمد العلماء على تقنية التقشير النانوي التي تعطي السطح بنية مجهرية تمنع التصاق الدهون أو السوائل، مع كميات ضئيلة من المواد الخالدة القصيرة السلسلة، والتي استخدمت لدعم الأداء، لكنها أقل قدرة على التراكم الحيوي من الأنواع التقليدية.
تجارب أولية ناجحة
قام الفريق البحثي بتغليف مادتهم الجديدة بقطعة قماش، ثم وضعوا عليها قطرات من زيوت مختلفة لمعرفة مدى قدرتها على طردها. وعلى مقياس طورته الجمعية الأميركية لكيميائيي المنسوجات، حقق الطلاء الجديد درجة 6، مما جعله على قدم المساواة مع العديد من الطلاءات القياسية القائمة على "المواد الأبدية".
هذا التوازن بين الأداء والسلامة يمهد الطريق نحو منتجات مقاومة للبقع والالتصاق لا تُهدد الصحة العامة أو البيئة.
ويقول الباحثون، في بيان رسمي من الجامعة، إن الهدف الأسمى في هذا المجال هو التوصل إلى مادة تتفوق في الأداء على التفلون، ولكن من دون مواد أبدية على الإطلاق.
ويضيفون "لم نصل إلى هذه المرحلة بعد، ولكن هذه خطوة مهمة في الاتجاه الصحيح".
هاشتاغز
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
الجزيرة
منذ 20 ساعات
- الجزيرة
التفلون وإخوته.. كيميائيون يعلنون بداية النهاية لعصر "المواد الأبدية"
في كل مطبخ عصري، ستجد مقلاة غير لاصقة أو وعاء مقاوما للدهون، يسهل تنظيفه ويوفر الطهو الصحي من دون زيت كثير. ولكن هناك ما يختبئ خلف هذه الراحة اليومية، وهو خطر كيميائي صادم يحمل اسما دراميا بعض الشيء؛ المواد الأبدية، التي تعرف بأنها مركبات صناعية مقاومة للتحلل، يمكن أن تبقى في أجسامنا وبيئتنا عقودا طويلة. لكن دراسة جديدة من جامعة تورونتو، نشرت في دورية "نيتشر كوميونيكيشنز"، قد تغير المعادلة، إذ أعلن فريق من باحثي الجامعة عن تطوير مادة سطحية غير لاصقة، تؤدي الوظيفة نفسها من دون الاعتماد على كميات كبيرة من هذه المواد السامة، مما يشكل ثورة واعدة في علوم المواد وسلامة المستهلك. ما "المواد الأبدية"؟ ولماذا تعد خطيرة؟ المواد الأبدية، أو ما يُعرف علميا باسم "مواد بيرفلورو ألكيل وبولي فلورو ألكيل"، هي مجموعة من المواد الكيميائية التي لا تتحلل طبيعيا في البيئة أو الجسم البشري، وذلك يجعلها تتراكم على مدى الزمن. تستخدم هذه المركبات منذ الخمسينيات في منتجات مثل أواني الطهو غير اللاصقة (التفلون) والملابس المقاومة للماء وتغليف الوجبات السريعة ومواد إطفاء الحرائق. ورغم فاعليتها، فقد أظهرت الدراسات العلمية ارتباطها بأنواع مختلفة من الاضطرابات الصحية يأتي على رأسها السرطان. والمشكلة الكبرى أن هذه المواد لا تختفي، فهي تلوّث المياه والتربة والهواء، ورصدت في دم الإنسان والحيوان في معظم أنحاء العالم، بل حتى في القطب الشمالي. الكيمياء تطور بديلا آمنا وقد واجه الكيميائيون منذ سنوات صعوبة في إيجاد بديل يقدّم الخصائص "السحرية" نفسها التي توفرها تلك المواد، أي مقاومة الماء والزيت والحرارة، من دون أن يحمل مخاطر صحية. الفريق الكندي بقيادة الدكتورة أليسون ريتشاردز نجح في ذلك جزئيا، من خلال تطوير طلاء جديد قائم على مادة "بولي ديميثيل سيلوكسان" وهي آمنة ومرنة، وتستخدم أصلًا في الأجهزة الطبية. وبحسب الدراسة، فهذا المركب هو أحد تركيبات السيليكون، لكن على عكس السيليكون التقليدي، يربط العلماء سلاسل قصيرة من بولي ديميثيل سيلوكسان بمادة أساسية إضافية، تعمل كقاعدة، بينما تمتد منها شعيرات من بولي ديميثيل سيلوكسان بحجم النانو، وعلى سبيل التقريب يمكنك تخيلها كشعيرات فرشاة تخرج من القاعدة الخشبية. إلى جانب ذلك، اعتمد العلماء على تقنية التقشير النانوي التي تعطي السطح بنية مجهرية تمنع التصاق الدهون أو السوائل، مع كميات ضئيلة من المواد الخالدة القصيرة السلسلة، والتي استخدمت لدعم الأداء، لكنها أقل قدرة على التراكم الحيوي من الأنواع التقليدية. تجارب أولية ناجحة قام الفريق البحثي بتغليف مادتهم الجديدة بقطعة قماش، ثم وضعوا عليها قطرات من زيوت مختلفة لمعرفة مدى قدرتها على طردها. وعلى مقياس طورته الجمعية الأميركية لكيميائيي المنسوجات، حقق الطلاء الجديد درجة 6، مما جعله على قدم المساواة مع العديد من الطلاءات القياسية القائمة على "المواد الأبدية". هذا التوازن بين الأداء والسلامة يمهد الطريق نحو منتجات مقاومة للبقع والالتصاق لا تُهدد الصحة العامة أو البيئة. ويقول الباحثون، في بيان رسمي من الجامعة، إن الهدف الأسمى في هذا المجال هو التوصل إلى مادة تتفوق في الأداء على التفلون، ولكن من دون مواد أبدية على الإطلاق. ويضيفون "لم نصل إلى هذه المرحلة بعد، ولكن هذه خطوة مهمة في الاتجاه الصحيح".
الجزيرة
منذ يوم واحد
- الجزيرة
دراسة صادمة: نحو 45% لا يغسلون أيديهم بعد استخدام المرحاض بالمستشفيات
كوبنهاغن– أظهرت دراسة حديثة أن ما يقرب من نصف الأشخاص لا يغسلون أيديهم بعد استخدام المرحاض في المستشفيات. فقد وجد باحثون من جامعة سري في المملكة المتحدة أن 43.7% من مستخدمي المراحيض في أحد مستشفيات الدانمارك لم يتوجهوا إلى مغسلة الأيدي بعد قضاء حاجتهم، بل إن هذه النسبة ارتفعت في بعض الأسابيع إلى 61.8%. وذكرت الجامعة -في بيانها- أن هذه النتائج تثير "مخاوف جدية بشأن الالتزام بالنظافة في البيئات العالية الخطورة"، وأضافت: "رغم التركيز الكبير على نظافة اليدين خلال جائحة كورونا، فإن النتائج تشير إلى أن غسل اليدين بانتظام لا يزال عادة غير مستقرة– حتى في أماكن يُعد فيها الحفاظ على النظافة أمرًا حاسمًا لمنع انتشار العدوى". ولإجراء الدراسة، قام الباحثون بتركيب حساسات (مجسات) في مرفقَين عامّين للحمامات داخل مستشفى بيسبيبيرج في منطقة كوبنهاغن بالدانمارك. وقد وُضعت هذه الحساسات مباشرة على المراحيض وأنابيب الأحواض، وتمت مراقبة استخدامها على مدار 19 أسبوعًا. وفي حال لم يتم استخدام الصنبور قبل دقيقتين أو بعد 4 دقائق من سحب السيفون، فتم اعتبار ذلك إخفاقا في غسل اليدين. وقال الباحث الرئيسي في الدراسة، بابلو بيريرا-دول: "قد يفترض البعض أن غسل اليدين أصبح سلوكا تلقائيا –خاصة في المستشفيات وبعد جائحة كورونا– لكن بياناتنا ترسم صورة مغايرة". دعا بيريرا-دو وزميله بنجامين غاردنر في الوقت الحالي إلى تنظيم حملات توعية موجهة للجمهور. وعلقت البروفيسورة كاري نيولاندز من كلية الطب بجامعة سري بأن النتائج "مقلقة، لكنها غير مفاجئة"، مشيرة إلى أن "مثل هذه الثغرات في المستشفيات قد تكون لها عواقب خطيرة– على المرضى وعلى النظام الصحي ككل". ويشدد مسؤولو الصحة على ضرورة غسل اليدين دائما بعد استخدام المرحاض، مؤكدين أهمية القيام بذلك بشكل صحيح ولمدة لا تقل عن 20 إلى 30 ثانية. إعلان كما ينصح الخبراء بتجنّب فتح وإغلاق الصنابير باليدين العاريتين في الحمامات العامة، بما في ذلك داخل المستشفيات، حيث يُفضل استخدام منشفة ورقية أو مرفق الذراع للحد من انتقال الجراثيم. خطر لا يُستهان به عدم غسل اليدين يُعد من أهم أسباب انتشار الأمراض المعدية، سواء في البيئات المنزلية أو العامة أو الطبية. اليدان هما الناقل الأكثر شيوعا للفيروسات والبكتيريا، ويكفي لمس مقبض باب أو هاتف أو سطح ملوث، ثم لمس الوجه أو الطعام، لتنتقل العدوى بسهولة. أبرز الأضرار زيادة خطر الإصابة بالأمراض المعدية: مثل نزلات البرد، والإنفلونزا، وفيروس كورونا. التسمم الغذائي: ينتج عن ملامسة الطعام بأيدٍ ملوثة ببكتيريا مثل السالمونيلا والإشريكية القولونية (إيكولاي). أمراض الجهاز الهضمي: مثل الإسهال الحاد، والتيفوئيد، والزحار الأميبي، والكوليرا. أكثر من 500 ألف حالة وفاة سنويا حول العالم تُعزى لعدم غسل اليدين بعد استخدام المرحاض، حسب منظمة الصحة العالمية. عدوى الجهاز التنفسي: مثل الالتهاب الرئوي والتهاب الشعب الهوائية، خاصة لدى الأطفال وكبار السن.
الجزيرة
منذ 2 أيام
- الجزيرة
فتح خزائن الدماغ.. هل يمكن قراءة الأفكار؟
حقق باحثون من جامعة جنوب كاليفورنيا في الولايات المتحدة إنجازا هاما في فهم كيفية تشكيل الدماغ البشري للذكريات البصرية وتخزينها واستدعائها. واستخدم الباحثون في دراستهم الجديدة، التي نشرت في 8 يوليو/ تموز الجاري في مجلة أدفانسد ساينس، تسجيلات دماغية لمرضى ونموذجا للتعلم الآلي لإلقاء ضوء جديد على الشفرة الداخلية للدماغ التي تصنّف ذكريات الأشياء إلى فئات، فتكون كخزانة ملفات للصور في الدماغ. وأظهرت النتائج أن فريق البحث استطاع قراءة أفكار المشاركين من خلال تحديد فئة الصورة البصرية التي يجري تذكرها، وذلك عبر التوقيت الدقيق للنشاط العصبي للمشارك. ويحلّ هذا العمل جدلا أساسيا في علم الأعصاب، ويتيح إمكانات واعدة لواجهات الدماغ والحاسوب المستقبلية، بما في ذلك أجهزة مساعدة لاستعادة الذاكرة المفقودة لدى المرضى الذين يعانون من اضطرابات عصبية مثل الخرف. ويعد الحصين منطقة دماغية حيوية ومعروفة بدورها في تكوين ذكريات عرضية جديدة من قبيل ماذا وأين ومتى وقعت أحداث الماضي. وبينما يمكن فهم وظيفته في تشفير المعلومات المكانية (أين) والزمانية (متى)، فإن كيفية تمكنه من تشفير عالم الأشياء الواسع وعالي الأبعاد (ماذا) لا تزال لغزا. وحيث إنه لا يمكن للحصين تخزين كل شيء على حدة، افترض العلماء أن الدماغ قد يبسط هذا التعقيد من خلال ترميز الأشياء في فئات. ووظّف البحث تسجيلات أدمغة 24 مريضا بالصرع ، حيث زEرعت أقطاب كهربائية عميقة داخل الجمجمة في أدمغتهم لتحديد موقع نوبات الصرع. وأتاحت تسجيلات هؤلاء المرضى للفريق تحديد كيفية تشفير الخلايا العصبية الحصينية للمعلومات البصرية المعقدة، ليس من خلال معدل إطلاق الإشارات فحسب، بل من خلال التوقيت الدقيق لنشاطها. يقول مدير مركز ترميم الأعصاب في جامعة جنوب كاليفورنيا بكلية كيك للطب وأستاذ الهندسة الطبية الحيوية بكلية فيتربي للهندسة والباحث المشارك في الدراسة تشارلز ليو: "من خلال العمل مع مرضى يعانون من خلل في الذاكرة، كان من المثير للاهتمام للغاية رؤية الدراسات الحالية تكشف عن نموذج للأساس العصبي لتكوين الذاكرة". كيف يخزن الدماغ المعلومات البصرية؟ طوّر فريق البحث نهجا مبتكرا للنمذجة التجريبية لكشف هذه العملية المعقدة، وسجّل الفريق النشاط الكهربائي -وتحديدا النبضات- من الخلايا العصبية في الحصين لدى مرضى الصرع، وجُمعت التسجيلات أثناء قيام المرضى بمهمة "المطابقة المتأخرة للعينة"، وهي تقنية شائعة في علم الأعصاب لاختبار الذاكرة البصرية قصيرة المدى. يقول الأستاذ المشارك في قسم جراحة الأعصاب وقسم ألفريد إي. مان للهندسة الطبية الحيوية الباحث المشارك في الدراسة دونغ سونغ: "سمحنا للمرضى برؤية خمس فئات من الصور: حيوان، نبات، مبنى، مركبة، وأدوات صغيرة، ثم سجلنا إشارة الحصين. وبناء على الإشارة سألنا أنفسنا سؤالا باستخدام تقنية التعلم الآلي الخاصة بنا: هل يمكننا فك تشفير فئة الصورة التي يتذكرونها بناء على إشارة أدمغتهم فقط؟". أكدت النتائج فرضية أن الدماغ البشري يتذكر بالفعل الأشياء المرئية بتصنيفها إلى فئات، وأن فئات الذاكرة البصرية التي كان المرضى يفكرون فيها قابلة للفك بناء على إشارات أدمغتهم. ويرى سونغ أن "الأمر يشبه قراءة حصينك لمعرفة نوع الذاكرة التي تحاول تكوينها، ووجدنا أنه يمكننا فعل ذلك بالفعل، ويمكننا فك تشفير نوع فئة الصورة التي كان المريض يحاول تذكرها بدقة عالية". ويكمن جوهر الاكتشاف في نموذج فك تشفير الذاكرة القابل للتفسير الذي ابتكره فريق البحث، فعلى عكس الطرق السابقة التي غالبا ما تعتمد على حساب متوسط النشاط العصبي على مدار العديد من التجارب أو استخدام دقة زمنية محددة مسبقا، يحلل هذا النموذج المتقدم "الأنماط المكانية والزمانية" للنبضات العصبية من مجموعة كاملة من الخلايا العصبية، كما تقدم الدراسة دليلا على أن الحصين يستخدم رمزا زمنيا لتمثيل فئات الذاكرة البصرية، وهذا يعني أن التوقيت الدقيق لنبضات الخلايا العصبية الفردية، غالبا على نطاق الملِّي ثانية، يحمل معلومات ذات معنى. وركزت الدراسات السابقة غالبا على الخلايا العصبية الفردية، أما هذا البحث فكشف أن مجموعات الخلايا العصبية الحصينية تشفّر فئات الذاكرة بطريقة موزعة، حيث إنه وبينما شاركت نسبة كبيرة من الخلايا العصبية (70-80%) في تحديد ذاكرة بصرية لفئة معينة، فإن لحظات قصيرة ومحددة فقط داخل كل خلية عصبية ساهمت في هذا التشفير، وتسمح هذه الإستراتيجية الفعّالة للدماغ بتخزين ذكريات متنوعة مع تقليل استهلاك الطاقة. يقول ليو: "يمكننا البدء بتطوير أدوات سريرية لاستعادة فقدان الذاكرة وتحسين الحياة بهذه المعرفة، بما في ذلك أجهزة مساعدة للذاكرة وإستراتيجيات أخرى لاستعادة الأعصاب، في حين أن هذه النتيجة قد تكون مهمة لجميع المرضى الذين يعانون من اضطرابات الذاكرة، إلا أنها ذات صلة عميقة بشكل خاص بمرضى الصرع الذين شاركوا في الدراسات، والذين يعاني الكثير منهم من خلل وظيفي في الحصين يتجلى في كل من نوبات صرع وكذلك الاضطرابات المعرفية/الذاكرة".
