الساعة البيولوجية تعالج اضطرابات النوم

لتجنب الاضطرابات الجسمانية الناجمة عن السفر من منطقة إلى أخرى ذات توقيت يختلف بشكل ملحوظ، أو حتى تلك الناجمة عن قيادة السيارة لفترة طويلة، يجب علينا التحكم بساعتنا البيولوجية. ولهذه الغاية، قام فريق من الباحثين من معهد «ناغويا» للبيولوجيا والجزيئات الحيوية في سنغافورة، بالعمل على توليف جزيئات تؤثر على واحدة من البروتينات الأربعة التي تعمل عليها الساعة البيولوجية.
فمن المعروف أن كل الكائنات الحيوية من نبات وحيوان وفطريات، تمتلك ساعة بيولوجية يومية مبرمجة على أساس وحدة زمنية هي 24 ساعة. وتتحكم هذه الساعة بدورات اليقظة والنوم وعمليات التمثيل الغذائي أو الأيض. وعندما تتعطل هذه الدورة كما يحدث مع ملاحي الطائرات وركابها مثلاً خلال الرحلات الجوية الطويلة، تظهر نوبات القيلولة بديلاً عنها. ولكن الضرر الناتج عن هذا التعطل على المدى الطويل يطال القلب والأوعية الدموية والغدد الصماء وجهاز المناعة، فيرتفع ضغط الدم وتزداد السمنة واضطرابات الصحة العقلية.
إن ساعتنا البيولوجية تعمل بواسطة أربع منظِّمات بروتيين رئيسة، تعمل بدورها في وقت واحد على تشكيل دورة من التنشيط والإطالة والتوقف، مدّتها يوم كامل. ويعمل الفريق على توليف جزيء يشبه أحد البروتينات الأربعة الذي يؤثر على جانب محدَّد من هذه الدورة، لكنه يختلف عنه في عمله. وهكذا تقوم عملية الخداع هذه على تغيير مجرى توقيت دورة الساعة كما نريد.
ويقول تاكاشي يوشيمورا، أحد كتَّاب المقالة عن هذا الموضوع، إننا نتمنى أن نستخدم الكيمياء الوهمية لتصميم جزيئات حيوية بإمكانها السيطرة على السكتات الدماغية والتحكم بالساعة البيولوجية، للاستفادة منها في تطبيقات طبية مثل معالجة مشكلات الأرق والنوم وغيرها الكثير.

Jet lag? Newly synthesized molecules turn back biological clock

لاصق جديد يتصلَّب فوراً بواسطة التيار الكهربائي
معظم المواد اللاصقة السريعة المتوفرة حالياً تتصلَّب إما بالضوء أو الحرارة أو ببعض المحفزات الكيميائية. وكل لاصق مخصص لمواد أو بيئة معينة ولا يصلح لغيرها. فاللواصق التي نطبق عليها الضوء لتجف مثلاً، هي ملائمة فقط لتلك التي تتسم بالشفافية إلى حد ما، في حين لا يمكن استخدام الحرارة إلا مع المواد التي تتسامح معها.
وتُستخدم هذه المواد اللاصقة السريعة في مروحة واسعة من صناعات الأجهزة الطبية والسيارات والسلع الاستهلاكية لأنها تتمتع بميزات تفاضلية بالمقارنة مع الأخرى. فالمسامير بأنواعها والسحابات والبراغي المعدنية مثلاً تضعف المواد المطبقة عليها. والغريب أن يغيب الابتكار في هذا الحقل لعقود بالرغم من الحاجة الملحَّة إليه.
لكن فريقاً من الباحثين في جامعة نانيانغ للتكنولوجيا في سنغافورة توصل لاكتشاف لاصق جديد سيغير قواعد اللعبة في مجالات صناعية متعددة مثل زراعة الأعضاء في الطب وصناعة السيارات وغيرها.
فاللاصق الجديد هو نوع من هلام أو «جل» سائل يتصلَّب ليصبح نوعاً من رباط البوليمر عند تمرير تيار كهربائي خلاله بقوة أقل من اثنين فولت. والتصلب هو المرحلة من الوقت المطلوب ليصل الغراء إلى كامل قوته بعد مرحلة جفافه. وهذا الغراء الجديد يتوقف فوراً عن التصلب حالما نقطع عنه التيار. وهكذا يمكن للمستخدمين ضبط قوة الرباط ومرونته بواسطة قوة التيار ومدته.
وأهمية هذا الرابط الجديد أنه يمكّن المستخدم من أن يغلّف المواد ويضعها ويركزها حيثما يشاء، لتصبح لديه مفاصل قوية، ذات مرونة كبيرة ومقامة إلى حد كبير لقوة القص.
والأجهزة البيولوجية هي من الاستخدامات المحتملة لهذه اللواصق الجديدة، حيث إن تطبيق الضوء والحرارة ينطوي على مشكلات كثيرة بالنسبة إلى الإلكترونيات البيولوجية وإلكترونيات البوليمر المخصصة والمصممة لربط الأنسجة الحية. وهكذا يمكن ضبطها للتعامل مع ترددات بذبذبات محددة، أو تتناسب مع ثبات ومرونة الأنسجة المطبقة عليها.http://phys.org/news/2016-05-instantly-hardens-electric-current.html

تخزين الطاقة في رقاقة متناهية الصغر
طوّر علماء من «مركز البحوث التقنية في فنلندا» طريقة فعَّالة لتخزين الطاقة في مكثف كهربائي فائق، صغير جداً، يمكن أن يتكامل مباشرة داخل رقاقة السيليكون المتناهية الصغر. وتعتمد هذه التقنية على مواد نانوية هجينة (أي خليط من أجزاء متباينة متناهية الصغر) طُوّرت حديثاً في المركز نفسه. وهذه التكنولوجيا مهمة جداً لأنها تفتح آفاقاً جديدة للأجهزة النقالة المتكاملة وتمهِّد الطريق إلى نوع جديد من الأجهزة ذاتية العمل، التي تحتاج إلى صفر من الطاقة الخارجية التي يحتاجها المستقبل لما يعرف بإنترنت الأشياء.
والمكثفات الكهربائية الفائقة هذه تشبه البطاريات الكهروكيميائية. مع ذلك، وعلى النقيض مثلاً من بطاريات إيونات الليثيوم في الهواتف النقالة، التي تستخدم التفاعلات الكيميائية لتخزين الطاقة على شكل تيار كهربائي، فإن المكثفات الجديدة تخزن طاقة كهربائية ساكنة مرتبطة بالسطح بين الأقطاب الكهربائية السائلة والصلبة.
فالطاقة وكثافة القوة لهذه المكثفات تعتمد على مساحة وموصلية الأقطاب الكهربائية الصلبة. وقد طوّر الفريق الفنلندي أقطاباً من مادة نانوية هجينة، تتألَّف من سيليكون قابل للاختراق، ومغلَّفة بطبقة سماكتها متناهية الصغر من نيتراد التيتانيوم. ويؤدي هذا النهج إلى سطح موصل للكهرباء بشكل كبير وقياسي في حجم صغير نسبياً.
ووصف أداء هذا المكثف الكهربائي الجديد بأنه ممتاز. فللمرة الأولى ينافس مكثف يعتمد السيليكون مع أجهزة رائدة تعتمد على الكربون والغرافين.
وهذه المكثفات الفائقة الصغيرة بإمكانها التكامل حالياً مع الأجهزة العاملة لتخزين الطاقة المتولدة من الحرارة والضوء والاهتزاز لتزويدها عند الحاجة. وهذا أمر مهم جداً لشبكات الاستشعار ذاتية العمل وللألبسة الإلكترونية والأجهزة النقالة الضرورية لشبكات (إنترنت الأشياء).
وقد دفع الفريق الفنلندي الباحث التكامل بين هذه المكثفات الجديدة إلى أقصى حدٍّ بدمجها داخل رقاقة السيليكون. وتبيّن أن هذا التداخل أنتج طاقة 2 وات على رقاقة سيليكون مساحتها سنتيمتر مربع واحد. وهو في الوقت نفسه يترك سطح الرقاقة متاحاً لعمل الدوائر الكهربائية الدقيقة المتكاملة مع أجهزة الاستشعار.

https://www.sciencedaily.com/releases/2016/06/160608103953.htm