مواد حية مستوحاة من العظام: آن الآوان لكي نستغني عن عامل التصليحات

شقد خيلة ازا خرب موبايلك وبدال ماتوديه عمحل التصليح بتقلو صلح حالك ؟ بهالمقال راح نطلعكن عالتقدم البسيط اللي احرزو العلم بهالطريق للوصول لمواد هجينة تتكون من مواد حية (قابلة للتجدد وبتتواصل مع بعضها) وغير حية وعندا خصائص هالعالمين المنفصلين. وهذا الاكتشاف يمهد الطريق نحو المزيد من المكونات الكترونية القادرة على الاصلاح الذاتي و الواعية للبيئة المحيطة.

قام مهندسون من جامعة ام اي تي (MIT) بتحريض خلايا بكتيرية على تثبيت جزيئات نانوية من الذهب و النقط الكمومية، بلورات صغيرة بخصائص ميكانيكية كمية. و من خلال هذه الخلايا الحية المرتبطة بالمواد اللاعضوية استطاع العلماء انتاج بيوفيلم أو غلاف حيوي ( طبقة رقيقة من الخلايا البكتيريا المتصلة مع بعضها ) عن طريق تكديس هذه الخلايا. وبما ان هذه الخلايا الحية قادرة على التواصل فيما بينها فإن هذه المادة "المادة الحية" دمجت مميزات الخلايا الحية التي تتفاعل مع محيطها وتنتج مواد بيولوجية معقدة وتتمدد لأطوال مختلفة، مع مميزات المواد غير الحية التي تضيف فوائد كالنقل الكهربائي والإشعاع الضوئي.

تم استيحاء هذه الفكرة من المواد الطبيعية كالعظام التي هي عبارة عن خلايا حية قادرة على دمج وتثبيت مواد لا عضوية كالكالسيوم مثلا وتحويلها إلى نسيج حي. وهذه المواد الحية مثل عظامنا التي لا يقتصر عملها على اعطاء البنية لأجسامنا ولكنها تنمو و تستجيب للمنبهات الخارجية.

يقول الخبراء: "المواد الجديدة تمثل عرض بسيط لقوة هذه التجربة ، ويمكن يوما ما أن تستخدم لتصميم أجهزة أكثر تعقيدا كخلية شمسية أو مواد ذاتية التجدد أو حساسات تشخيصية". كما يقول الخبراء: "هدفنا أن نضع العالم الحي والغير حي معاً لنصنع مواد مهجنة تحتوي على خلايا حية بداخلها وتكون فعالة. إنها طريقة جديدة للتفكير في تصنيع المواد مختلفة عما يقوم به البشر الآن".

المواد ذاتية التجميع.

اختار العلماء ورفاقه العمل على بكتيريا (E.coli) الإيشيريشيا الكولونية والتي تتميز بإنتاجها لأغلفة حيوية بشكل طبيعي تدعى بـ "ألياف كيرلي" تحتوي على بروتينات نشوية (Amyloid) تساعدها في الالتصاق على السطوح ، يتكون كل ليف منها من تكرار لسلسلة من وحدات بروتينية متطابقة . يمكن تعديل هذه الألياف بإضافة وصلات ببتيدية تستطيع التقاط المواد غير الحية – كجسيمات الذهب النانوية – ودمجها ضمن الغلاف الحيوي، ولإضافة نقاط كمية لألياف كيرلي قام الباحثون بتصميم خلايا تنتج هذه الألياف مصحوبة بوصلة ببتيدية مختلفة. و من خلال استخدام الوصلتين الببتيديتن بآن واحد نحصل على مادة تشمل النقاط الكمية والجسيمات النانوية الذهبية معا.

تمكن الباحثون من التحكم بخصائص تلك الأغلفة ومن ثم تكوين أسلاك ذهبية نانوية (دقيقة جدا) وأغلفة حيوية موصلة وأغلفة مرصعة بنقاط كمية وذلك من خلال برمجة الخلايا لإنتاج أنواع مختلفة من ألياف كيرلي تحت ظروف معينة (نوع الألياف المنتجة تابع للظروف البيئية) ، كما قاموا أيضا بتوجيه الخلايا لتتفاعل مع بعضها البعض فتغير من تركيب الأغلفة عبر الوقت .

يقول الخبراء: إنه حقا نظام بسيط، ولكن ما يحدث مع الوقت هو أنك تحصل وبشكل متزايد على ألياف كيرلي ملحقة بجسيمات الذهب، مما يعني أنه بإمكانك فعلا صنع خلايا تتكلم مع بعضها وتغير من تركيب المادة عبر الزمن" ، " وفي نهاية المطاف نتطلع إلى محاكاة كيفية تشكل الأجهزة الطبيعية كالعظام مثلاَ، فلا أحد يملي على العظام ما عليها أن تفعله إنما تقوم بتوليد المادة استجابة للظروف البيئية المحيطة".

يقول الخبراء: هذه الخلايا الهجينة جديرة بالدراسة بهدف استغلالها في تطبيقات الطاقة كالبطاريات والخلايا الشمسية، كما يبحث العلماء إحاطة الأغلفة الحيوية بإنزيمات تحفز تحلل السليلوز للاستفادة من ذلك في تحويل النفايات الزراعية إلى وقود عضوي، بالإضافة إلى تطبيقات أخرى ممكنة كالأدوات التشخيصية و السقالات في الأنسجة الحيوية الاصطناعية (هندسة الانسجة الحيوية).

باختصار : العلم في طريقه لتصنيع نظام حيوي-الكتروني وممكن نوصل لمرحلة نضاعف أعمار الأجهزة الالكترونية وممكن حتى نخليها تتطور!

طبعا الوصول لهالمرحلة لسى بكير بس يوم عن يوم عم نتقدم ، ويوما ما راح تكون تكنولوجيا اليوم مجرد ألعاب أطفال قدام التقدم البشري بالمستقبل.

لمتابعة باقي أجزاء سلسلة #محاكاة_الحياة #البيوميمكري

هنا

هنا

هنا

هنا

المصدر:

هنا

هنا

مصدر الصورة: هنا