مجلة ثقافية منوعة تصدر كل شهرين
مايو – يونيو | 2020

من المختبر


اختراع من جامعة الملك عبدالله
روبوت نانو يراقب الخلايا الحية ويقتل السرطانية

طوَّر باحثون من جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية وسيلة جديدة باستخدام روبوتات نانوية يمكنها وضع الخلايا الحيّة في الجسم تحـت المراقبة المباشرة، وتحديد موقعها وتنقّلهـا على مدى أيام عديدة.
الروبوتات مصنوعة من أسلاك نانوية ذات قلب وقوقعة، كعوامل غير سامّة تُزرَع في الخلايا الحية، وتدل على موقع خلايا الجسم عند مسحه بالرنين المغناطيسي. وقد يفيد هذا في تطبيقات تراوح بين دراسة السرطان ومعالجته، وبين متابعة التطوّر الطبي في المعالجة بالخلايا الجذعية وغيرها.
وأثبت يورغن كوزل وفريقه في جامعة الملك عبدالله أخيراً أن أسلاك النانو هذه تستطيع تَقَصُّد الخلايا السرطانية وقتلها بعملية هجوم وتجريع الخلية المقصودة دواءً معالجاً للسرطان، وفي الوقت نفسه، ثَقب غلافها وإطلاق عَصْفة حرارة. وأثبت الفريق الآن، بالتعاون مع باحثين في مركز الأبحاث السريريّة في سان سيباستيان، إسبانيا، أن أسلاك النانو هذه يمكن استعمالها في التصوير الطبي من دون الدخول إلى الجسم. ويمكن استخدام أسلاك النانو كعوامل “داخلية مساعدة” تستطيع أن تتعرّف على الخلايا المطلوبة وتلاحقها وتستأصلها.
ويقول ألدو مارتينيز- بنديراس، وهو طالب دكتوراه في فريق كوزل: “لقد أصبح التعرّف على الخلايا ومتابعتها أداة لا تقدّر بثمن في التطبيقات العلمية والسريرية. وأحد المظاهر الأساسية في دراسات ملاحقة الخلايا، هو الدقّة في كشف عدد صغير من الخلايا بعد الزرع، وبذلك تتمكَّن المغنطة القوية والملاءَمَة البيولوجية التي تتميز بها أسلاك النانـو، من المساعدة في استكشاف الرنين المغناطيسي للخلايا المطلوبة”.
وقد أدت الأسلاك النانوية أداءً جيداً كمُظَهِّر للرنين المغناطيسي، حتى بتركيز منخفض. ويمكن تعديل الاستجابة المغناطيسية بتبديل سماكة قوقعة الأسلاك، كما أثبت الفريق. وأتاحت الملاءمة البيولوجية للأسلاك مراقبة طويلة الأجل للخلايا الحية. وشرح مارتينيز- بنديراس ذلك بقوله: “تفاعلت الأسلاك النانوية مع الخلايا من دون أن تهدِّد حياتها، أو عملها، أو قدرتها على التكاثر”. ويمكن تعقّب الخلايا إما في العيّنات المزروعة أو في داخل الجسم الحي. ويضيف: “لقد تمكنت المغنطة القوية للأسلاك من تعقّب نحو 10 خلايا مقصودة في دماغ فأر لمدة 40 يوماً على الأقل، فأتاحت لنا متابعة موقعها بالضبط ومآلها لدى الحيوان”.
وأما كوزل فقال: “لأسلاك النانو هذه نواحٍ إضافية، ومنها قدرة مراقبتها مغناطيسياً لتوجيهها إلى موقع معيَّن، لتحمل الدواء، أو لتسخين الموقع بالليزر. وتضافر كل هذا مع إمكان التعقب يتيح لنا منصة معالجة داخلية مساعِدة، يمكنها أن تفتح باباً لمقاربات جديدة واعدة جداً، في المعالجة النانوية”.

تعليق الصورة: يمكن تعقُّب خلايا معيّنة إما في عيّنات مزروعة أو في داخل الجسم الحي
جامعة: KAUST

المصدر: Phys.org


لماذا تتفاوت حِدَّة الإصابة بكوفيد-19

بناءً على إحصاءات صينية، أوردت “المجلة الطبية البريطانية” أن %80 من المصابين بفيروس كوفيد19- لا تظهر عليهم أية أعراض. وحتى الآن، لا يعرف الباحثون بالضبط لماذا لا تظهر أية أعراض على بعض المصابين بالفيروس، بينما يعاني آخرون من أعراض حادة جداً.
مثل جميع الفيروســات، يحتــاج كوفيد19- إلى دخول الخلايا البشرية للتكاثر. ولهذه الغايــة، يتم تثبيت جسيم موجـود على الغلاف الخارجي للفيروس على “مستقْبِل”، وهو بروتين مطابـق، يسمى (ACE2) موجود على سطح الخلايا المستهدفة، ويعمل كالمفتاح الذي يفتح القفل. وعادة توجد هذه المستقبِلات في خلايا الرئتين والكليتين والقلب والأمعاء.
من نقطة العدوى هذه يبدأ مسار المرض داخل جسم الإنسان. لكنه يختلف بشكل كبير بين شخص وآخر. فجهاز المناعة في الجسم مهمٌّ جداً لتحديد هذا المسار عبر خطين للدفاع ضد المُمْرضات.
الأول هو النظام الفطري، ويتضمَّن حواجز مادية مثل الجلد والأغشية المخاطية في الحلق والأنف، وعديد من البروتينات والجزيئات الموجودة في الأنسجة. بالإضافة إلى بعض خلايا الدم البيضاء التي تهاجم الكائنات الغازية. هذه الاستجابة المناعية هي عامة وغير محدّدة وتنطلق تلقائياً.
ولدى الأطفال أجهزة مناعة غير ناضجة، ولكن استجابتهم المناعية الفطرية للفيروس التاجي أكبر من البالغين.
خط الدفاع الثاني هو الاستجابة المناعية التكيفية المكتسبة، الذي يستغرق وقتاً أطول للبدء بالدفاع.
فإذا تمكن الفيروس من الوصول إلى الرئتيــن، يلتصق بمستقبلات (ACE2)، ويستمر في التكاثر، مما يؤدي إلى مزيد من الاستجابات المناعية لتنظيف الخلايا المصابة.
ومع استمرار المعركة بين الفيروسات والاستجابات المناعية، تنتج الأغشية المخاطية، في مجرى الهواء كميات كبيرة من السوائل تملأ الأكياس الهوائية. مما يترك مجالاً أقل لنقل الأكسجين إلى مجرى الدم وإزالة ثاني أكسيد الكربون. لذلك تظهر أعراض الالتهـــاب الرئــوي، مثـل الحمـــى والسعــال وضيق التنفس.
في الأشخاص الذين يعانون من كوفيد19-، وكذلك عائلة الكورونا مثل السارس ووميرس السابقة، يتسبب هذا في متلازمة الضائقة التنفسية الحادة (ARDS)، عندما تتراكم السوائل في الرئتين.
ولكن لدى كبار السن عدد أقل من مستقبلات (ACE2) في رئتيهم، ومع ذلك فإن العوارض عليهم هي أكبر، وقد تصل إلى الموت. وهذا هو التناقض غير المفهوم علمياً، لأن الفيروس يلتصق بهذه المستقبلات، ومن دونها لا يستطيع اختراق الخلية. ولكن في الوقت نفسه، فإن لمستقبلات (ACE2) دوراً مهماً في تنظيم الاستجابة المناعية، خاصة في إدارة درجة الالتهاب. لذا فإن انخفاض مستويات مستقبلات (ACE2) لدى كبار السن قد يجعلهم في الواقع أكثر عرضة لخطر عاصفة السيتوكين ومرض الرئة الحاد. على العكس من ذلك، لدى الأطفال مزيد من مستقبلات (ACE2) في رئتيهم مما قد يفسر سبب عدم مرضهم.

المصدر: Sciencealert.com


مُكَثِّف كهرباء قابل للطي
سريع الشحن، كبير السَّعة وطويل العمر

طوَّر باحثون من كلية لندن الجامعية مُكثِّفاً فائقاً (Supercapacitor) لخزن الكهرباء مصنوع من الغرافين ويمكن طيّه ويتسع لمقدار كبير جداً من الطاقة. كما أنه سريع الشحن ويخدم مدة طويلة قبل إعادة شحنه، ويبدي قدرة هائلة على أن يشكّل خزاناً محمولاً للقوة الكهربائية، ملائماً جداً لتطبيقات عديدة، منها السيارات الكهربائية، والهواتف، وأجهزة التكنولوجيا المحمولة.
يقول الدكتور زوانغنان لي، كبير الباحثين في هذه الدراسة التي نشرت في مجلة “نيتشر إينيرجي” في 17 فبراير 2020م: “مُكَثِّفنا الفائق الجديد هذا يبشر بإمكانات هائلة للجيل الثاني في ميدان تكنولوجيا خزن الطاقة من أجل أن يكون بديلاً لتكنولوجيا البطارية، أو ليعمل إلى جانبها، من أجل تزويد المستخدِم بقوة أكبر. في المعتاد يمكن لخزانات الطاقة، إما أن توفّر قوّة كهربائيّة كبيرة، أو أن تخدم في شحنة واحدة مدة طويلة، لكنها لا تستطيع امتلاك الميزتين معاً. أما مكثِّفنا الفائق فهو يمتلك الميزتين، وهذا خطوة هائلة إلى الأمام”.
ويضيف لي قوله: “علاوة على هذا، يمكن للمكثّف الفائق أن ينطوي 180 درجة، من دون أن يتأثر أداؤه، وهو لا يستخدم إلكتروليت سائلاً، وبذلك يقلّل مخاطر الانفجار، وهذا يجعله ممتازاً للاستخدام في الهواتف القابلة للطي، والأجهزة الإلكترونيّة الملبوسة”.
فالتكنولوجيا التجاريّة المماثلة لمخازن الطاقة السريعة الشحن، هي ذات كثافة طاقة تراوح بين 5 و8 واط- ساعة/ ليتر، أما بطاريات الرصاص التقليديّة العاملة بالأسيد البطيئة الشحن والمستخدمة في السيارات الكهربائيّة، فكثافة طاقتها تراوح بين 50 و90 واط- ساعة/ ليتر.
ومع أن المُكَثِّف الفائق الجديد الذي طوّره الفريق لديه كثافة طاقة، يمكن مقارنتها بما لدى أحدث بطاريات الرصاص العاملة بالأسيد، من حيث كثافة الطاقة، إلا أن كثافة قوّته أعلى بمرتبتين، إذ تبلغ 10,000 واط/ ليتر.
لقد صنع الباحثون أقطاباً كهربائيّة من عدة شرائح من الغرافين، فكوّنوا مادة كثيفة، لكنها بمَسام، قادرة على التقاط أيونات من مختلف الأحجام. وقد استخدموا في ذلك مجموعة من التقنيّات، فوجدوا أن المادة تؤدّي أفضل أداءً حين تكون المسام متناسبة مع قُطْر الأيونات في الإلكتروليت.
وصُنِع المكثّف الفائق، الذي تبلغ مقاساته 6 × 6 سنتيمترات، من قطبين متماثلين يحيطان بمادة تشبه الهُلام، وتعمل وسيطاً كيميائياً لتوصيل الشحنة الكهربائية. فاستُخدِم هذا ليمدَّ بالطاقة عشرات الصِمامات الثنائية (diodes) المضيئة، فتبيّن أنه متين للغاية، ومستقرّ وقابل للطي. وحتى حين طوي 180 درجة، لم يتأثّر أداؤه تقريباً عما كان وهو منبسط. وبعد 5,000 دورة طي وبسط، احتفظ بنسبة 97,8 في المئة من قدرته.

المصدر: Sciencedaily.com


مقالات ذات صلة

يُعدُّ مشروع الجينوم السعودي واحداً من المشروعات الضخمة التي من شأنها أن تحدث نقلة نوعية متميزة تضع المملكة في مصاف الدول المتقدِّمة في أكثر البحوث العلمية تطوراً. وقد انطلق هذا المشروع الذي يُعدُّ واحداً من أفضل عشرة مشروعات في علم الجينوم حالياً عام 2013م، ودشَّن مختبره المركزي صاحب السمو الملكي الأمير محمد ابن سلمان في […]

هاجس الخوف من انقراض الأنواع قديم جداً. فالبشر يسعون إلى حفظ التنوّع البيولوجي للأنواع والنُّظُم البيئية التي يعتمدون عليها في الحصول على الغذاء والأكسجين. وبعدما كان حفظ البذور منذ آلاف السنين حُلماً، حَوّلت حضارتنا الحاليّة الحُلم إلى حقيقة. فاليومَ، توجد بنوك للبذور هدفها الحفاظ على التنوّع البيولوجي الجيني لضمان الأمن الغذائي للأجيال المقبلة. وتخزن هذه […]

تُعدُّ إزالة الأعشاب الضارة التي تنمو بين المزروعات والمحاصيل من أكبر التحديات التي واجهت وتواجه المزارعين منذ فجر عصر الزراعة. واعتبرت إزالتها عملاً مضنياً على مر العصور، إذ كانت تُقتلع بواسطة الأيدي حتى وقت قريب. أما في الوقت الحالي فتتم مكافحتها بالمبيدات الكيميائية التي تؤثر بشكل سلبي جداً على البيئة والصحة. لكن الذكاء الاصطناعي يعدنا […]


0 تعليقات على “من المختبر”


اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *