ابتكار أصغر جهاز لتنظيم ضربات القلب في العالم

طوّر فريق من المهندسين في جامعة نورث وسترن الأميركية جهاز تنظيم ضربات قلب متطورا فائق الصغر، يمكن حقنه عبر محقنة قابلة للذوبان دون الحاجة إلى تدخل جراحي.
ويتميز هذا الجهاز، المصمم لتنظيم ضربات القلب موقتا، بكونه أقل تدخلا من الأجهزة التقليدية، ما يجعله مثاليا للأطفال الرضع الذين يعانون من عيوب خلقية في القلب.
ويبلغ حجم جهاز تنظيم ضربات القلب أقل من حبة أرز، ويتم تشغيله من خلال جهاز لاسلكي مرن يثبت على صدر المريض (يستخدم ضوء الأشعة تحت الحمراء لاختراق الجسم بأمان)، الذي يراقب نبضات القلب، وعند رصد أي اضطراب، يصدر نبضة ضوئية تخترق الجلد لتنشيط جهاز تنظيم ضربات القلب المزروع، ما يساعد على استعادة الإيقاع القلبي الطبيعي تلقائيا بكفاءة، بدون الحاجة إلى أسلاك أو بطاريات تقليدية.
ولمواجهة تحدي تصغير حجم الجهاز، أعاد فريق البحث تصميم نظام الطاقة، مستبدلا البطارية التقليدية بخلية فولتية صغيرة تولد الكهرباء عبر تفاعل كيميائي بين قطبين معدنيين مختلفين والسوائل الحيوية في الجسم، ما يجعل الجهاز صغيرا جدا وقابلا للذوبان بعد أداء وظيفته دون الحاجة إلى جراحة إضافية لإزالته. وعند زرع الجهاز، تعمل السوائل كإلكتروليت موصل (مادة تحتوي على أيونات حرة)، ما يسمح له بإنتاج النبضات الكهربائية اللازمة لتحفيز القلب.
وصرح جون أ. روجرز، رائد الإلكترونيات الحيوية في جامعة نورث وسترن وقائد فريق التطوير: 'لقد ابتكرنا، على حد علمنا، أصغر جهاز تنظيم ضربات قلب في العالم'.
وأوضح إيغور إيفيموف، المشارك في قيادة الدراسة: 'كان هدفنا الأساسي هو الأطفال، حيث يولد حوالي 1% منهم بعيوب خلقية في القلب، سواء في دول غنية أو محدودة الموارد. الآن، يمكننا تثبيت هذا الجهاز مباشرة على القلب، وتحفيزه بجهاز مرن يُرتدى على الجلد، دون الحاجة إلى جراحة لإزالته'.
وبفضل حجمه الصغير، يمكن زرع عدة أجهزة في مواقع مختلفة حول القلب وتشغيلها بشكل مستقل عبر ألوان ضوئية مختلفة، ما يفتح المجال لعلاج اضطرابات نظم القلب المتنوعة. كما تحمل هذه التقنية إمكانيات واسعة في مجالات الطب الحيوي، مثل تسريع التئام الأعصاب والعظام وعلاج الجروح وتخفيف الألم.
نشرت الدراسة في مجلة Nature.
@Nature, titled 'Millimetre-scale, bioresorbable optoelectronic systems for electrotherapy,' where we describe the… pic.twitter.com/fqf9GZTsTY
— John A Rogers (@ProfJohnARogers) April 2, 2025

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

الرأي

٠٩-٠٥-٢٠٢٥

• الرأي

علماء يكشفون أخيراً سرّ حدوث الشَّيب

- فقدان حركة الخلايا الجذعية المصبوغة يفسّر الظاهرة... والعلاج بات قريباً في اكتشاف بحثي وصف بأنه اختراق غير مسبوق، كشفت دراسة حديثة نُشرت في مجلة «نيتشر» (Nature) العلمية المتخصصة عن السبب الخفي الذي يكمن وراء تحوّل لون شعر الإنسان إلى اللون الرمادي أو الأبيض مع التقدّم في العمر، مسفرة عن أن ذلك السبب يتلخص في أن الخلايا الجذعية المسؤولة عن لون الشعر تفقد قدرتها على التحرك بنشاط داخل بصيلات الشعر، ما يؤدي إلى ظهور الشيب تدريجياً. ووفقا للدراسة، فإن الخلايا الجذعية عموماً - المعروفة بقدرتها على تجديد الأنسجة والحفاظ على مظاهر الشباب- لا تشيخ جميعها بنفس المعدّل، إذ أظهرت الدراسة أنّ نوعاً محدداً يُعرف باسم «الخلايا الجذعية الصبغية» أو McSCs اختصاراً، يفقد وظيفته في وقت مبكر مقارنةً بغيره من الخلايا، ما ينعكس مباشرة على درجة لون الشعر. خلايا McSCs ودورها في تلوين الشعر توجد هذه الخلايا داخل بصيلات الشعر وتنتج خلايا الميلانين المسؤولة عن اللون. وهي خلايا مرنة بشكل استثنائي، إذ يمكنها التنقّل بين حالات السكون والنشاط لتؤدي دورها في تلوين الشعر خلال دورات النمو المختلفة. غير أنّ هذه المرونة تتضاءل مع التقدّم في السن، فتعلق الخلايا في منطقة تُعرف باسم «النتوء»، حيث تتوقف عن الحركة ولا تعود قادرة على التحوّل إلى خلايا منتجة للصبغة، ما يؤدي إلى تحول لون الشعر إلى الرمادي. وفي جامعة «NYU Grossman»، استخدم الباحثون نماذج فئران تجارب لمحاكاة الشيخوخة من خلال نزع الشعر بشكل متكرر. وقد تبين أنه في الفئران الشابة، كانت نسبة الخلايا العالقة نحو 15 في المئة فقط، بينما بلغت النسبة نحو 50 في المئة لدى الفئران المتقدمة بالسن، ما دلّ على فقدان القدرة على التجدد وإنتاج اللون. فقدان «وظيفة الحرباء» وقالت الدكتورة «مايومي إيتو»، الباحثة الرئيسية في الدراسة، إنّ «فقدان الخلايا لقدرتها الشبيهة بالحرباء على التحوّل بين الحالات هو ما يُحتمل أن يكون السبب وراء ظاهرة الشيب وفقدان لون الشعر»، مشددة على أنّ «حركة تلك الخلايا والقدرة على العودة من التمايز هما المفتاح للحفاظ على الشعر الملوّن والصحي». وأظهرت الدراسة أنّ الإشارات البروتينية - وتحديداً بروتينات WNT - تلعب دوراً حاسماً في توجيه هذه الخلايا نحو التمايز. إلا أنّ وجود هذه البروتينات ينخفض بشكل ملحوظ في منطقة النتوء مقارنة بمنطقة «جرثومة الشعر»، ما يعزز من أهمية الحركة كعامل حاسم في الحفاظ على وظيفة خلابا McSCs. هل استعادة لون الشعر ممكنة؟ يخطط فريق الباحثين لاستكشاف طرق لاستعادة قدرة هذه الخلايا على الحركة، إما من خلال تحريكها فعلياً نحو المنطقة النشطة أو عبر تحفيزها باستخدام جزيئات محددة. وقد يؤدي ذلك إلى إيقاف أو حتى تحريك عقارب ظاهرة الشيب إلى الوراء، وبالتالي فتح آفاق جديدة لعلاجات لا تقتصر على الشعر فحسب، بل تمتد إلى أنسجة وأعضاء أخرى تعتمد على نفس المبادئ الخلوية. تطبيقات تتجاوز المظهر الخارجي وقال خبراء متخصصون إن تأثير هذا الاكتشاف يتجاوز الجوانب الجمالية، ليطال فهم آليات الشيخوخة وتجديد الأنسجة في الجسم بشكل عام. إذ إنّ استعادة وظائف الخلايا الجذعية قد يوفّر حلولاً لمجموعة من الأمراض التنكسية، مثل أمراض الأعصاب وبعض أنواع السرطان. ومع أنّ العلاجات الجذعية ما زالت تواجه تحديات أخلاقية وعلمية، فإنّ التقدّم في مجالات مثل الخلايا الجذعية المحفّزة المعروفة اختصاراً ب«iPSCs» والاختبارات السريرية الصارمة يعزز الأمل بإيجاد علاجات آمنة وفعالة. ويؤكد الباحثون أنّ هذا التقدّم في فهم سلوك «الخلايا الجذعية الصبغية» أو McSCs، يشكّل خطوة ثورية نحو علاجات أكثر فعالية للشيب،ويمكن أن يحمل آثاراً أوسع لفهم عملية الشيخوخة ككل.

المدى

٠٣-٠٤-٢٠٢٥

• المدى

ابتكار أصغر جهاز لتنظيم ضربات القلب في العالم

طوّر فريق من المهندسين في جامعة نورث وسترن الأميركية جهاز تنظيم ضربات قلب متطورا فائق الصغر، يمكن حقنه عبر محقنة قابلة للذوبان دون الحاجة إلى تدخل جراحي. ويتميز هذا الجهاز، المصمم لتنظيم ضربات القلب موقتا، بكونه أقل تدخلا من الأجهزة التقليدية، ما يجعله مثاليا للأطفال الرضع الذين يعانون من عيوب خلقية في القلب. ويبلغ حجم جهاز تنظيم ضربات القلب أقل من حبة أرز، ويتم تشغيله من خلال جهاز لاسلكي مرن يثبت على صدر المريض (يستخدم ضوء الأشعة تحت الحمراء لاختراق الجسم بأمان)، الذي يراقب نبضات القلب، وعند رصد أي اضطراب، يصدر نبضة ضوئية تخترق الجلد لتنشيط جهاز تنظيم ضربات القلب المزروع، ما يساعد على استعادة الإيقاع القلبي الطبيعي تلقائيا بكفاءة، بدون الحاجة إلى أسلاك أو بطاريات تقليدية. ولمواجهة تحدي تصغير حجم الجهاز، أعاد فريق البحث تصميم نظام الطاقة، مستبدلا البطارية التقليدية بخلية فولتية صغيرة تولد الكهرباء عبر تفاعل كيميائي بين قطبين معدنيين مختلفين والسوائل الحيوية في الجسم، ما يجعل الجهاز صغيرا جدا وقابلا للذوبان بعد أداء وظيفته دون الحاجة إلى جراحة إضافية لإزالته. وعند زرع الجهاز، تعمل السوائل كإلكتروليت موصل (مادة تحتوي على أيونات حرة)، ما يسمح له بإنتاج النبضات الكهربائية اللازمة لتحفيز القلب. وصرح جون أ. روجرز، رائد الإلكترونيات الحيوية في جامعة نورث وسترن وقائد فريق التطوير: 'لقد ابتكرنا، على حد علمنا، أصغر جهاز تنظيم ضربات قلب في العالم'. وأوضح إيغور إيفيموف، المشارك في قيادة الدراسة: 'كان هدفنا الأساسي هو الأطفال، حيث يولد حوالي 1% منهم بعيوب خلقية في القلب، سواء في دول غنية أو محدودة الموارد. الآن، يمكننا تثبيت هذا الجهاز مباشرة على القلب، وتحفيزه بجهاز مرن يُرتدى على الجلد، دون الحاجة إلى جراحة لإزالته'. وبفضل حجمه الصغير، يمكن زرع عدة أجهزة في مواقع مختلفة حول القلب وتشغيلها بشكل مستقل عبر ألوان ضوئية مختلفة، ما يفتح المجال لعلاج اضطرابات نظم القلب المتنوعة. كما تحمل هذه التقنية إمكانيات واسعة في مجالات الطب الحيوي، مثل تسريع التئام الأعصاب والعظام وعلاج الجروح وتخفيف الألم. نشرت الدراسة في مجلة Nature. @Nature, titled 'Millimetre-scale, bioresorbable optoelectronic systems for electrotherapy,' where we describe the… — John A Rogers (@ProfJohnARogers) April 2, 2025

الرأي

١٦-١٢-٢٠٢٤

• الرأي

جرثومة تتحمّل الإشعاع... القاتل للإنسان

توصّل علماء إلى أن جرثومة «Deinococcus» والمتعارف عليها باسم «Conan the Bacterium» مقاومة للإشعاع، بسبب قدرتها على البقاء في أقسى الظروف، وتحمّل جرعات إشعاعية أكبر بمقدار 28000 مرة من تلك التي قد تقتل إنساناً، والسر وراء نجاحها متجذّر في مضاد للأكسدة يميّزها. وراهناً، كشف العلماء عن كيفية عمل مضاد الأكسدة، ما فتح الباب أمام إمكانية استخدامه لحماية صحة البشر، سواء على الأرض أو مَنْ سيتعمقون في دراستهم أكثر في المستقبل. وبحسب ما تناوله موقع «سي ان ان»، فإن مضاد الأكسدة يتكوّن من مجموعة بسيطة من الجزيئات الصغيرة تسمّى المستقلبات، بينها المنغنيز، والفوسفات، وببتيد صغير أو جزيء من الأحماض الأمينية. ووفقاً لدراسة جديدة نُشرت في «Proceedings of the National»Academy of Sciences، فإن هذه الثلاثية القوية معاً أكثر فعالية للحماية من الإشعاع من المنغنيز مجتمعاً مع أحد المكونات الأخرى فقط. واستناداً إلى مؤلفي الدراسة، مكّن استخدام النتائج حماية رواد الفضاء من جرعات عالية من الإشعاع الكوني في مهام الفضاء العميق المستقبلية عبر النظام الشمسي. وأفاد المؤلف المشارك في الدراسة براين هوفمان، أستاذ الكيمياء والعلوم البيولوجية الجزيئية بقسم تشارلز إي، وإيما إتش موريسون في كلية وينبرغ للفنون والعلوم في جامعة نورث وسترن: «لقد عرفنا منذ فترة طويلة أن أيونات المنغنيز والفوسفات معاً تُشكّل مضاداً قوياً للأكسدة، لكن اكتشاف وفهم القوة (السحرية) التي توفّرها إضافة المكوّن الثالث يُعد إنجازاً كبيراً. لقد قدمت هذه الدراسة المفتاح لفهم سبب كون هذا المزيج واقياً قوياً وواعداً من الإشعاع». وأظهرت الأبحاث السابقة أنّ جرثومة «Deinococcus»، المعروفة بأنها أكثر أشكال الحياة مقاومة للإشعاع في موسوعة غينيس للأرقام القياسية، يمكنها البقاء على قيد الحياة خارج محطة الفضاء الدولية لمدة ثلاث سنوات. كما يمكن للبكتيريا القوية تحمّل الأحماض والبرد والجفاف. كما أظهر هوفمان وميكيلي دالي، أستاذ علم الأمراض في جامعة الخدمات الموحّدة للعلوم الصحية، قدرة البكتيريا المذهلة للبقاء على قيد الحياة.