لقد وجد العلماء طريقة لـ “وشم” الخلايا الحية بالذهب: ScienceAlert

قد يبدو الأمر وكأنه الحل الأمثل، لكن التقنية الجديدة للوشم بالذهب على الأنسجة الحية هي خطوة نحو دمج الخلايا البشرية مع الأجهزة الإلكترونية.

ومن خلال الاعتماد على تقنية تصنيع تسمى الطباعة الحجرية النانوية، طبع العلماء جنين فأر حي الخلايا الليفية مع أنماط من النقاط الذهبية والأسلاك النانوية. ويقولون إن هذه خطوة أولى مهمة نحو إضافة دوائر أكثر تعقيدًا.

وهذا ليس فقط لأن السايبورغ رائعون. ووفقا للعلماء الذين طوروها، بقيادة المهندس ديفيد جراسياس من جامعة جونز هوبكنز، يمكن أن يكون لهذه التقنية تطبيقات صحية مذهلة.

“إذا تخيلت إلى أين سيصل كل هذا في المستقبل، فإننا نود أن يكون لدينا أجهزة استشعار لمراقبة حالة الخلايا الفردية والتحكم فيها عن بعد والبيئة المحيطة بتلك الخلايا في الوقت الفعلي”. يقول غراسياس.

“إذا كانت لدينا تقنيات لتتبع صحة الخلايا المعزولة، فربما نتمكن من تشخيص الأمراض وعلاجها في وقت أبكر بكثير وعدم الانتظار حتى يتضرر العضو بأكمله.”

لقد كان المهندسون يبحثون عن طريقة لدمج الإلكترونيات مع علم الأحياء البشري لبعض الوقت، ولكن هناك حواجز كبيرة على الطريق. إحدى أكبر العقبات هي عدم توافق الأنسجة الحية مع تقنيات التصنيع المستخدمة في تصنيع الإلكترونيات.

على الرغم من وجود طرق لجعل الأشياء صغيرة ومرنة، إلا أنها غالبًا ما تستخدم مواد كيميائية قاسية أو درجات حرارة عالية أو مكانس كهربائية تدمر الأنسجة الحية أو المواد الناعمة ذات الأساس المائي.

اعتمد غراسياس وفريقه على أسلوبهم الطباعة الحجرية النانوية وهو ما يبدو إلى حد كبير: استخدام ختم لطباعة أنماط النانو على المادة. هنا، المادة من الذهب، ولكن هذه مجرد خطوة أولى من العملية. بمجرد صنع النموذج، يجب نقله ولصقه بالأنسجة الحية.

قام الباحثون أولاً بطباعة الذهب النانوي على رقاقة سيليكون مغلفة البوليمر. بعد ذلك، تم إذابة البوليمر بحيث يمكن نقل النمط إلى أغشية رقيقة من الزجاج، حيث تمت معالجته بمركب بيولوجي يسمى السيستامين، ومغلف بمادة هيدروجيل.

ثم تمت إزالة النموذج من الزجاج ومعالجته الجيلاتينقبل أن يتم نقلها إلى خلية ليفية. وأخيرا، تم حل الهيدروجيل. ساعد السيستامين والجيلاتين على ربط الذهب بالخلية، حيث بقي وتحرك مع الخلية لمدة 16 ساعة تالية.

لقد استخدموا نفس التقنية لربط صفائف أسلاك الذهب النانوية بها خارج الجسم الحي أدمغة الفئران. لكنهم يقولون إن الخلايا الليفية تمثل النتيجة الأكثر إثارة.

“لقد أظهرنا أنه بإمكاننا ربط أنماط نانوية معقدة بالخلايا الحية، مع ضمان عدم موت الخلية.” يقول غراسياس.

“إنها نتيجة مهمة جدًا أن تتمكن الخلايا من العيش والتحرك مع الوشم لأنه غالبًا ما يكون هناك عدم توافق كبير بين الخلايا الحية والأساليب التي يستخدمها المهندسون لتصنيع الإلكترونيات.”

ونظرًا لأن الطباعة الحجرية النانوية بسيطة نسبيًا ومنخفضة التكلفة، فإن هذا العمل يمثل طريقة للمضي قدمًا في تطوير إلكترونيات أكثر تعقيدًا مثل الأقطاب الكهربائية والهوائيات والدوائر، ليتم دمجها ليس فقط مع الأنسجة الحية، ولكن أيضًا الهلاميات المائية وغيرها من المواد الناعمة التي لا تتوافق مع طرق التصنيع القاسية.

“نحن نتوقع عملية النقش النانوي هذه، جنبًا إلى جنب مع فئات مختلفة من المواد وتقنيات التصنيع الدقيقة القياسية مثل الطباعة الحجرية الضوئية والطباعة الحجرية بالشعاع الإلكتروني.” يكتب الباحثون“لفتح الفرص لتطوير ركائز زراعة الخلايا الجديدة والمواد الحيوية الهجينة والأجهزة الإلكترونية وأجهزة الاستشعار الحيوية.”

وقد تم نشر البحث في رسائل النانو.