ساخت یک نمونه اولیه از بیوالکترونیک زنده در آمریکا

به گزارش مجله خبری نگار،پروفسور بوژی تیان از دانشگاه شیکاگو سال‌هاست که در آزمایشگاه خود در مورد نحوه ترکیب قلمرو‌های الکترونیک -که معمولا ساختاری سفت، فلزی و حجیم دارند- با طبیعت نرم، منعطف و ظریف بدن تحقیق می‌کند و در جدیدترین تحقیقات خود، یک نمونه اولیه از «بیوالکترونیک زنده» طراحی کرده است. این وصله الکترونیک ترکیبی از سلول‌های زنده، ژل و وسایل الکترونیک است که می‌توانند با بافت زنده ادغام شوند.

این تکه‌ها از حسگرها، سلول‌های باکتریایی و ژلی ساخته شده از نشاسته و ژلاتین ساخته شده‌اند. آزمایش‌ها روی موش‌ها نشان داد که این ابزار می‌تواند به طور مداوم علائم مشابه پسوریازیس را کنترل و بهبود بخشند، بدون اینکه پوست را تحریک کنند.

محققان این پروژه می‌گویند: این ابزار پلی از بیوالکترونیک سنتی است که سلول‌های زنده را به عنوان بخشی از درمان ترکیب می‌کند. بسیار هیجان‌زده هستیم که توانستیم بعد از یک دهه و نیم به این ابزار دست پیدا کنیم.

محققان امیدوارند این اصول را بتوان در سایر قسمت‌های بدن مانند تحریک قلبی یا عصبی نیز به کار برد.

یک لایه سوم
ادغام وسایل الکترونیکی با بدن انسان همیشه مشکل بوده است. اگرچه دستگاه‌هایی مانند ضربان‌ساز‌ها زندگی بی‌شماری را بهبود بخشیده‌اند، اما دارای معایبی هستند. وسایل الکترونیک معمولاً حجیم و سفت هستند و می‌توانند باعث تحریک بدن شوند.

اما آزمایشگاه تیان در کشف اصول اساسی در مورد نحوه تعامل سلول‌ها و بافت‌های زنده با مواد مصنوعی تخصص دارد. کار قبلی آنها شامل یک ضربان‌ساز کوچک بود که می‌توان آن را با مواد سبک و قوی، اما انعطاف‌پذیر کنترل کرد. این ضربان‌ساز می‌تواند اساس ایمپلنت‌های استخوانی را تشکیل دهد. در این مطالعه آنها رویکرد جدیدی را در پیش گرفتند. به طور معمول، بیوالکترونیک از خود الکترونیک، به علاوه یک لایه نرم تشکیل شده است تا پوست را کمتر تحریک کند.

اما گروه تیان به این فکر کردند که آیا می‌توانند قابلیت‌های جدیدی را با ادغام جزء سوم اضافه کنند. آن جزء سوم خود سلول‌های زنده است. این گروه شیفته خواص درمانی برخی باکتری‌ها هستند که به طور طبیعی روی پوست انسان زندگی می‌کنند و التهاب را کاهش می‌دهند.

آنها دستگاهی با سه جزء ساختند. چارچوب آن یک مدار الکترونیکی نازک و انعطاف‌پذیر با حسگر‌ها است. روی آن ژل ایجاد شده از نشاسته تاپیوکا و ژلاتین پوشانده شده است که فوق نرم است و ساختار خود بافت را تقلید می‌کند. در نهایت، میکروب‌ها درون ژل قرار می‌گیرند. هنگامی که دستگاه روی پوست قرار می‌گیرد، باکتری‌ها ترکیباتی ترشح می‌کنند که التهاب را کاهش می‌دهد و حسگر پوست را برای سیگنال‌هایی مانند دما و رطوبت پوست کنترل می‌کند.

در آزمایش‌هایی که روی موش‌های مستعد ابتلا به بیماری‌های پوستی شبیه پسوریازیس انجام شد، کاهش قابل توجهی در علائم مشاهده شد.

محققان می‌گویند که برای راحت‌تر کردن درمان، دستگاه را می‌توان برای ذخیره‌سازی در فریزر خشک کرد و در صورت نیاز به راحتی آبرسانی کرد. از آنجایی که اثرات درمانی توسط میکروب‌ها ارائه می‌شود، این ابزار یک داروی زنده است و لازم نیست دوباره آن را پر کرد.

کاربرد‌های گسترده‌تر و اهداف آینده
علاوه بر درمان پسوریازیس، دانشمندان می‌توانند از این ابزار به عنوان چسب برای تسریع بهبود زخم در بیماران دیابتی استفاده کنند. آنها همچنین امیدوارند که این رویکرد را به سایر انواع بافت و انواع سلول گسترش دهند؛ مثلا دستگاه تولید کننده انسولین یا دستگاهی که با نورون‌ها ارتباط برقرار کند.

تیان گفت که این هدفی است که او از زمان فوق‌دکتری در حدود ۱۵ سال پیش، زمانی که برای اولین بار شروع به آزمایش با «بافت‌های سایبورگ» کرد، داشته است.

او می‌گوید: از آن زمان، ما چیز‌های زیادی در مورد سؤالات اساسی یاد گرفتیم، مانند چگونگی ارتباط سلول‌ها با مواد و شیمی و فیزیک هیدروژل‌ها، که به ما امکان می‌دهد این جهش را انجام دهیم.