يحاكي أجنحة الحشرات... علماء يطوّرون طلاء لزراعة العظام

اشترك مجانا بقناة الديار على يوتيوب

طوّر فريق من الباحثين طلاءً جديداً لزراعة العظام، مستوحى من أجنحة حشرات اليعسوب والسيكادا أو الزيز.

ويتميز الطّلاء الجديد بأنه يقضي على البكتيريا الضارة ويمكن أن يحذر من فشل وشيك لعملية الزرع، بحسب ما نشره موقع New Atlas نقلًا عن دورية Science.

محاكاة الطبيعة

ويعد تقليد الطبيعة، أي إنتاج عناصر من صنع الإنسان استنادًا إلى ملاحظات في العالم الطبيعي، محركًا قويًا للابتكارات في المجتمع الطبي لسنوات.

فقد تم بالفعل إنتاج مادة يمكن أن تؤدي إلى زراعة عظام أفضل مستوحاة من أنواع مختلفة من المسام الموجودة في الخشب وقرون الحيوانات.

كما أن هناك جهاز استشعار مستوحى من الصبار ويمكنه جمع العرق لتحليله وطلاء يستخدم في عمليات في المخ يعتمد على أوراق نبات الإبريق آكلة اللحوم.

وبالعودة إلى محاكاة الطبيعة مرة أخرى، قام باحثون من جامعة إلينوي بدراسة أجنحة اليعسوب والسيكادا المقاومة للبكتيريا بغرض ابتكار مادة جديدة يمكن أن تساعد في حل مشكلات العدوى البكتيرية التي تحدث بشكل متكرر في غرسات العظام.

مادة فعالة

وفقًا للباحث الرئيسي في الدراسة أستاذ علوم وهندسة المواد في جامعة إلينوي تشينغ كاو، لم تكن هناك طريقة مناسبة للتعامل مع الالتهابات التي تصيب ما يصل إلى 10٪ من مرضى زرع العظام والمفاصل.

وقال البروفيسور كاو إن الجهود الحالية لاستخدام أيونات المعادن الثقيلة لمحاربة البكتيريا يمكن أن تسبب أيضًا تلفًا للأنسجة القريبة، كما أن الغرسات المغلفة بمضادات حيوية تفشل في نهاية الأمر عندما تنفد المواد الكيميائية.

كذلك أنها لا تكون فعالة في محاربة البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية، وهي مشكلة متنامية في عالم الطب.

نهج ميكانيكي

لذلك ابتكر كاو وفريقه البحثي طلاءً من رقائق معدنية للغرسات الطبية، يتكون من جانب واحد من عوارض نانوية مثل تلك الموجودة في أجنحة الحشرات والتي تقضي على الخلايا البكتيرية عندما تتلامس معها.

بدوه، قال أستاذ علم الأحياء المرضي بروفيسور جي لاو، وهو باحث مشارك في الدراسة: "إن استخدام نهج ميكانيكي لقتل البكتيريا يسمح بتجاوز الكثير من المشكلات المتعلقة بالطرق الكيميائية، مع استمرار توفير المرونة اللازمة لتطبيق الطلاء على الأسطح المزروعة".

اثنان في واحد

ولم يكتف الباحثون بحل مشكلة واحدة فقط مع غرسات العظام، فقد أدركوا أن طلاءهم يمكن أن يحل مشكلة أخرى وهي استكشاف مبكر لاحتمالات فشل عملية الزرع.

وأوضح كاو أن هذه المشكلة تؤثر أيضًا على حوالي 10% من جميع المرضى الذين يجرون عمليات زرع.

وقام الباحثون بتركيب مستشعرات دقيقة مرنة على الجانب الآخر من الطلاء قادرة على قياس الضغط الميكانيكي على الغرسات، التي تم وضع الطلاء عليها. يقول الباحثون إنها تسمح للأطباء بمعرفة كيف يتعافى الجسم حول الغرسة، ويمكن أن ترسل تنبيهات إذا كان الضغط على المفصل الاصطناعي أعلى من اللازم. ويعمل الباحثون في المرحلة الحالية على التوصل إلى حل لاسلكي لتوفير مصدر طاقة خارجي للطلاء.