Connect with us

مهندس حيوي

يؤدي التعرض للحرارة المرتفعة إلى تحييد SARS-CoV-2 في أقل من ثانية واحدة

تظهر أبحاث تكساس إيه آند إم أن التعرض لدرجات حرارة عالية يمكن أن يحيد الفيروس ، ويمنعه من إصابة مضيف بشري آخر الائتمان: تكساس…

Published

on

تظهر أبحاث تكساس إيه آند إم أن التعرض لدرجات حرارة عالية يمكن أن يحيد الفيروس ، ويمنعه من إصابة مضيف بشري آخر

صمم Arum Han ، الأستاذ في قسم الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات في جامعة Texas A&M ، ومعاونيه نظامًا تجريبيًا يُظهر تعرض SARS-CoV-2 لدرجة حرارة عالية جدًا ، حتى لو تم تطبيقه لمدة أقل من ثانية ، يمكنه تكون كافية لتحييد الفيروس بحيث لا يمكن أن يصيب مضيفًا بشريًا آخر.

لقد تم إثبات استخدام الحرارة لتحييد COVID-19 من قبل ، ولكن في الدراسات السابقة تم تطبيق درجات الحرارة من أي مكان من دقيقة إلى 20 دقيقة. هذه المدة الزمنية ليست حلاً عمليًا ، لأن استخدام الحرارة لفترة طويلة من الزمن أمر صعب ومكلف. أثبت هان وفريقه الآن أن المعالجة الحرارية لأقل من ثانية تعطل فيروس كورونا تمامًا – مما يوفر حلاً محتملاً للتخفيف من الانتشار المستمر لـ COVID-19 ، لا سيما من خلال النقل الجوي بعيد المدى.

اقتربت شركة Medistar من القيادة والباحثين من كلية الهندسة في ربيع عام 2020 للتعاون واستكشاف إمكانية تطبيق الحرارة لفترة قصيرة من الوقت لقتل COVID-19. بعد فترة وجيزة ، بدأ هان وفريقه العمل ، وقاموا ببناء نظام للتحقيق في جدوى مثل هذا الإجراء.

تعمل عمليتهم عن طريق تسخين جزء من أنبوب فولاذي مقاوم للصدأ ، يتم من خلاله تشغيل المحلول المحتوي على فيروس كورونا ، إلى درجة حرارة عالية ثم تبريد القسم بعد ذلك مباشرة. يسمح هذا الإعداد التجريبي للفيروس التاجي الذي يمر عبر الأنبوب بالتسخين لفترة قصيرة جدًا من الوقت. من خلال هذه العملية الحرارية السريعة ، وجد الفريق أن الفيروس قد تم تحييده تمامًا في وقت أقصر بكثير مما كان يُعتقد سابقًا أنه ممكن. تم إصدار نتائجهم الأولية في غضون شهرين من تجارب إثبات المفهوم.

وقال هان إنه إذا تم تسخين المحلول إلى ما يقرب من 72 درجة مئوية لمدة نصف ثانية تقريبًا ، فيمكن أن يقلل عيار الفيروس ، أو كمية الفيروس في المحلول ، بمقدار 100 ألف مرة وهو ما يكفي لتحييد الفيروس ومنع انتقاله.

قال هان: "التأثير المحتمل هائل". "كنت أشعر بالفضول لمعرفة مدى ارتفاع درجات الحرارة التي يمكن أن نطبقها في إطار زمني قصير ولمعرفة ما إذا كان بإمكاننا بالفعل تعطيل فيروس كورونا في وقت قصير جدًا فقط. وما إذا كانت استراتيجية تحييد فيروس كورونا المستندة إلى درجة الحرارة ستنجح أم لا من وجهة نظر عملية. كان الدافع الأكبر هو ، "هل يمكننا فعل شيء يمكن أن يخفف من حدة الموقف مع فيروس كورونا؟"

ظهر بحثهم على غلاف عدد مايو من مجلة Biotechnology and Bioengineering.

لا تعتبر هذه المعالجة الحرارية في أقل من الثانية حلاً أكثر كفاءة وعملية لوقف انتشار COVID-19 عبر الهواء فحسب ، بل إنها تسمح أيضًا بتنفيذ هذه الطريقة في الأنظمة الحالية ، مثل أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء .

يمكن أن يؤدي أيضًا إلى تطبيقات محتملة مع فيروسات أخرى ، مثل فيروس الأنفلونزا ، والتي تنتشر أيضًا عن طريق الهواء. يتوقع هان ومعاونوه أنه يمكن تطبيق طريقة منع الحرارة هذه على نطاق واسع وأن يكون لها تأثير عالمي حقيقي.

قال هان: "الإنفلونزا أقل خطورة ولكنها لا تزال مميتة كل عام ، لذلك إذا كان هذا يمكن أن يؤدي إلى تطوير نظام لتنقية الهواء ، فسيكون ذلك صفقة ضخمة ، ليس فقط مع فيروس كورونا ، ولكن للفيروسات المحمولة جواً بشكل عام". .

في عملهم المستقبلي ، سيبني المحققون شريحة اختبار على مقياس موائع جزيئية تتيح لهم المعالجة الحرارية للفيروسات لفترات زمنية أقصر بكثير ، على سبيل المثال ، عشرات المللي ثانية ، على أمل تحديد درجة حرارة تسمح للفيروس. ليتم تعطيله حتى مع وقت التعرض القصير هذا.

###

المؤلفان الرئيسيان للعمل هما باحثان ما بعد الدكتوراه في الهندسة الكهربائية ، وهما يوتشيان جيانغ وهان زانغ. المتعاونون الآخرون في هذا المشروع هم البروفيسور جوليان إل ليبوفيتز ، والأستاذ المساعد بول دي فيغيريدو من كلية الطب. باحث ما بعد الدكتوراه في الطب الحيوي خوسيه أ. جيوتسانا جوبتا ، عالمة أبحاث مساعدة في التسبب الجرثومي وعلم المناعة ؛ وجينغ داي ، عالم أبحاث مساعد في الهندسة الكهربائية.

تم دعم هذا العمل من خلال المنح المقدمة من شركة Medistar. كما تم دعم العديد من الباحثين في فريق المشروع من خلال المنح المقدمة من المعهد الوطني للحساسية والأمراض المعدية التابع للمعاهد الوطنية للصحة.

رابط فيديو يوتيوب: https://youtu.be/noke1baewDs

شرح فيديو YouTube: المعالجة الحرارية في أقل من ثانية لفيروس كورونا

رصيد الفيديو: كلية الهندسة بجامعة تكساس إيه آند إم

رابط المجلة: https://onlinelibrary.wiley.com/toc/10970290/2021/118/5

https://today.tamu.edu/2021/04/26/exposure-to-high-heat-neutralizes-sars-cov-2-in-less-than-one-second/

تعمل عمليتهم عن طريق تسخين جزء من أنبوب فولاذي مقاوم للصدأ ، يتم من خلاله تشغيل المحلول المحتوي على فيروس كورونا ، إلى درجة حرارة عالية ثم تبريد القسم بعد ذلك مباشرة. يسمح هذا الإعداد التجريبي للفيروس التاجي الذي يمر عبر الأنبوب بالتسخين لفترة قصيرة جدًا من الوقت. من خلال هذه العملية الحرارية السريعة ، وجد الفريق أن الفيروس قد تم تحييده تمامًا في وقت أقصر بكثير مما كان يُعتقد سابقًا أنه ممكن. تم إصدار نتائجهم الأولية في غضون شهرين من تجارب إثبات المفهوم.

Source: https://bioengineer.org/exposure-to-high-heat-neutralizes-sars-cov-2-in-less-than-one-second/

مهندس حيوي

يمكن للضفادع الصغيرة السامة البقاء على قيد الحياة (تقريبًا) في أي مكان

من عصير البرتقال إلى مياه البحر ، وبين الأرض ومبنى من 4 طوابق الائتمان: أندريوس باسكونيس / جامعة ستانفورد مجموعة من الباحثين…

Published

on

كانت مجموعة من الباحثين من جامعة جيفاسكيلا وجامعة ستانفورد جزءًا من رحلة استكشافية إلى غيانا الفرنسية لدراسة الضفادع الاستوائية في منطقة الأمازون. تستخدم أنواع البرمائيات المختلفة في هذه المنطقة برك مائية سريعة الزوال كمشاتل لها ، وتعرض تفضيلات فريدة لخصائص فيزيائية وكيميائية محددة. على الرغم من التفضيلات الخاصة بالأنواع ، فقد فوجئ الباحثون بالعثور على الضفادع الصغيرة من الضفدع السام الصباغة التي تعيش في نطاق لا يصدق من مواقع الترسيب الكيميائية (درجة الحموضة 3-8) والرأسية (0-20 م في الارتفاع). نُشر هذا البحث في مجلة Ecology and Evolution في يونيو 2021.

تعتبر الضفادع المدارية الجديدة خاصة لأنها ، على عكس الأنواع الموجودة في المناطق المعتدلة ، تضع العديد من الضفادع الاستوائية بيضها على الأرض. تصبح هذه مشكلة بمجرد أن تفقس الضفادع الصغيرة (التي تتنفس باستخدام الخياشيم ، مثل الأسماك) على أرضية الغابة ، لكن الضفادع السامة طورت حلولًا مبتكرة لإيصال الشراغيف إلى الموائل المائية المناسبة: ركوب الخنازير. في العديد من هذه الأنواع التي تتكاثر على الأرض ، ينقل الآباء الضفادع الصغيرة حديثًا من الأرض إلى برك المياه التي تكونت من النباتات (مثل الأشجار المتساقطة أو البروميلياد).

باحثة الدكتوراه كلوي فويو وقادة الفريق الدكتورة بيبيانا روخاس من جامعة جيفاسكيلا بفنلندا والدكتور أندريوس باسكونيس من جامعة ستانفورد أرادوا معرفة ما إذا كانت الأنواع المختلفة (Dendrobates tinctorius و Allobates femoralis و Osteocephalus oophagus) تعتبر مزيجًا بيولوجيًا وفيزيائيًا ، أو الخصائص الكيميائية لحمامات السباحة عند اختيار مشاتل صغارهم.

لمعرفة ذلك ، قامت هذه المجموعة المكونة من ثمانية باحثين بأخذ عينات من أكثر من 100 بركة على مدار عامين ، والتي تضمنت البحث عن مواقع ترسيب مناسبة تتراوح من الأرض إلى أكثر من 20 مترًا في الارتفاع الرأسي (يمكن الوصول إليها عن طريق تسلق الأشجار).

من بين الأنواع الثلاثة ، كان مدى وتحمل الضفادع الصغيرة (الضفدع السام الصباغي) يتجاوز ما تخيله أي من الباحثين ممكنًا من الناحية الفسيولوجية: تم العثور على الضفادع الصغيرة في مجموعة من البرك مع درجة حموضة تتراوح من 3 إلى 8 ، وهو ما يمثل تغييرًا بمقدار 100000 مرة في تركيز أيون الهيدروجين ؛ بعبارة أخرى ، كانت هذه الضفادع الصغيرة تتطور بنجاح في أحواض حمضية كيميائيًا أكثر من عصير البرتقال إلى أحواض لها تركيزات أيونية مماثلة لمياه البحر!

أربكت خيارات ترسيب صباغة الضفادع السامة الباحثين بطرق أخرى أيضًا: الضفادع الصغيرة من هذا النوع هي أكلة لحوم البشر عدوانية ، وهذا هو السبب في أنها توجد عادةً في كثافات منخفضة (1-2 شراغيف) لكل بركة.

ومع ذلك ، في هذه الدراسة ، وجدنا عدة حالات لأكثر من 10 شراغيف من هذا النوع تتعايش في نفس المشتل. لم يتم اختبار سبب قيام الآباء بإيداع الكثير من أكلة لحوم البشر في نفس البركة ، أو إذا حدث أكل لحوم البشر داخل هذه الأحواض الخاصة ، لم يتم اختباره بعد.

هل يقوم الذكور الأصحاء بنقل الضفادع الصغيرة إلى ظروف أكثر ملاءمة؟

من وجهة نظر الوالدين ، وجد أن صباغة آباء الضفادع السامة تحمل الضفادع الصغيرة الخاصة بهم على ارتفاع أكثر من 20 مترًا فوق أرضية الغابة: بالنسبة لضفدع يبلغ طوله حوالي 4 سنتيمترات ، فإن 20 مترًا هو 500 ضعف طول جسمهم. من الناحية البشرية ، فإن هذا العمل الفذ البدني سيكون مساويًا لوجود شخص بطول 1.65 مترًا يتسلق شجرة عملاقة (غير موجودة ، من الواضح) يبلغ طولها حوالي 825 مترًا!

لكن لماذا يحمل الآباء أحيانًا الضفادع الصغيرة على بعد متر واحد من مكان فقسهم ، وفي أحيان أخرى ينقلونها إلى قمم الأشجار؟

عند النظر إلى الاتجاهات الكيميائية والبيولوجية ، يبدو أن المشاتل "المريحة" من الناحية البيولوجية توجد أعلى في الأشجار. أحد التفسيرات المحتملة لهذه النتيجة هو أن الذكور الأكثر صحة قادرون على استثمار المزيد من الطاقة في نقل الضفادع الصغيرة إلى ظروف أكثر ملاءمة ، ولكن هذا شيء يجب التحقيق فيه في المستقبل. في النهاية ، لا يزال هناك الكثير لنتعلمه عن علم وظائف الأعضاء ورعاية الوالدين لهذه الحيوانات ؛ درجة المرونة الكيميائية الموجودة في هذه الضفادع الصغيرة غير عادية للغاية ، ولا يزال السر الكامن وراء مرونتها غير معروف.

"يساعد هذا العمل في تسليط الضوء على التنوع المذهل الملحوظ بين الأنواع في البرية: يعطي الآباء من الأنواع المختلفة الأولوية للخصائص الفريدة عند اختيار أحواض لتربية نسلهم ، مما يحدد كيفية تفاعل الأنواع مع بعضها البعض وكيف يتخصصون في احتلال أجزاء مختلفة من البيئة "، كما تقول الدكتورة بيبيانا روخاس من جامعة يوفاسكولا.

يفتح هذا الاختلاف الباب أمام البحث المستقبلي الذي يستكشف كيفية تأثير الأنواع على بعضها البعض وكيف يؤثر اختيار التجمع من قبل الوالدين على نمو الشرغوف وبقائه.

###

نُشر البحث في مجلة Ecology and Evolution في 15 يونيو 2021: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ece3.7741

لمزيد من المعلومات:

كلوي فويلوكس ، جامعة جيفاسكيلا ، [البريد الإلكتروني محمي]، هاتف. +358 41725 7825

Bibiana Rojas ، جامعة Jyvaskyla ، [البريد الإلكتروني محمي]، هاتف. +358 40805 4622

أندريوس باسكونيس ، جامعة ستانفورد ، [البريد الإلكتروني محمي]

أخصائية الاتصالات تانيا هيكينين ، جامعة جيفاسكيلا ، [البريد الإلكتروني محمي], +358 50 472 1162

https://www.jyu.fi/ar

https://www.jyu.fi/science/ar

تويتر:uniofjyvaskyla Facebook:JyvaskylaUniversity

https://www.jyu.fi/en/current/archive/2021/06/from-orange-juice-to-sea-water-and-between-the-ground-and-4-story-building-poison- يمكن للضفادع الصغيرة أن تعيش في أي مكان تقريبًا

Source: https://bioengineer.org/poison-frog-tadpoles-can-survive-almost-anywhere/

Continue Reading

مهندس حيوي

علماء يبرهنون على نهج جديد واعد في علاج التليف الكيسي

قام العلماء بقيادة باحثي كلية الطب بجامعة الأمم المتحدة ، سيلفيا كريدا ، دكتوراه ، و رودولف جوليانو ، دكتوراه ، بإنشاء علاج محسن قليل النوكليوتيد…

Published

on

قام العلماء بقيادة باحثي كلية الطب بجامعة الأمم المتحدة ، سيلفيا كريدا ، الحاصلة على درجة الدكتوراه ، ورودولف جوليانو ، دكتوراه ، بوضع إستراتيجية محسنة لعلاج قليل النوكليوتيد مع إمكانية علاج أمراض الرئة الأخرى ، مثل مرض الانسداد الرئوي المزمن والربو

تشابل هيل ، نورث كارولاينا – قاد علماء كلية الطب بجامعة كارولينا الشمالية تعاونًا بين الباحثين لإظهار استراتيجية جديدة قوية محتملة لعلاج التليف الكيسي (CF) وربما مجموعة واسعة من الأمراض الأخرى. وهو يتضمن جزيئات حمض نووي صغيرة تسمى oligonucleotides يمكنها تصحيح بعض العيوب الجينية التي تكمن وراء التليف الكيسي ولكن لا يتم معالجتها من خلال العلاجات المعدلة الحالية. استخدم الباحثون طريقة توصيل جديدة تتغلب على العوائق التقليدية للحصول على قليل النوكليوتيدات في خلايا الرئة.

كما أفاد العلماء في مجلة Nucleic Acids Research ، فقد أظهروا الفعالية المدهشة لنهجهم في الخلايا المشتقة من مريض التليف الكيسي والفئران.

"من خلال منصة توصيل قليل النوكليوتيد الخاصة بنا ، تمكنا من استعادة نشاط البروتين الذي لا يعمل بشكل طبيعي في التليف الكيسي ، ورأينا تأثيرًا طويل الأمد بجرعة واحدة متواضعة فقط ، لذلك نحن متحمسون حقًا لإمكانيات هذه الاستراتيجية ، قال كبير مؤلفي الدراسة سيلفيا كريدا ، دكتوراه ، وأستاذ مشارك في قسم الطب بجامعة كارولينا الشمالية وقسم الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية في جامعة كارولينا الشمالية ، وعضو في معهد Marsico Lung في كلية الطب بجامعة الأمم المتحدة.

تعاونت Kreda ومختبرها في الدراسة مع فريق برئاسة Rudolph Juliano ، الحاصل على درجة الدكتوراه ، وأستاذ Boshamer المتميز في قسم الصيدلة بجامعة UNC ، والمؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة Initos Pharmaceuticals الناشئة في مجال التكنولوجيا الحيوية.

يعاني حوالي 30000 شخص في الولايات المتحدة من التليف الكيسي ، وهو اضطراب وراثي تتسبب فيه الطفرات الجينية في الغياب الوظيفي لبروتين مهم يسمى CFTR. في غياب CFTR ، يصبح المخاط الذي يبطن الرئتين والممرات الهوائية العليا مجففاً ومعرضاً بشكل كبير للعدوى البكتيرية ، والتي تحدث بشكل متكرر وتؤدي إلى تلف الرئة التدريجي.

تشمل علاجات التليف الكيسي الآن عقاقير تعديل CFTR ، والتي تعمل بشكل فعال على استعادة وظيفة CFTR الجزئية في كثير من الحالات. ومع ذلك ، لا يمكن لمعدلات CFTR أن تساعد ما يقرب من عشرة بالمائة من مرضى التليف الكيسي ، غالبًا لأن العيب الجيني الأساسي من النوع المعروف باسم عيب التضفير.

عيوب التليف الكيسي والربط

التضفير هو عملية تحدث عندما يتم نسخ الجينات – أو نسخها – إلى خيوط مؤقتة من الحمض النووي الريبي. ثم تقوم مجموعة من الإنزيمات والجزيئات الأخرى بتقطيع حبلا RNA وإعادة تجميعها ، عادةً بعد حذف بعض الأجزاء غير المرغوب فيها. يحدث التضفير لمعظم الجينات البشرية ، ويمكن للخلايا إعادة تجميع أجزاء الرنا بطرق مختلفة بحيث يمكن صنع نسخ مختلفة من البروتين من جين واحد. ومع ذلك ، يمكن أن تؤدي العيوب في التضفير إلى العديد من الأمراض – بما في ذلك التليف الكيسي عندما يتم تقسيم نسخ جين CFTR بشكل خاطئ.

من حيث المبدأ ، يمكن لأوليغنوكليوتيدات المصممة بشكل صحيح تصحيح بعض أنواع عيوب الربط. في السنوات الأخيرة ، وافقت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على نوعين من علاجات "اللصق بتبديل قليل النوكليوتيد" لأمراض العضلات الموروثة.

من الناحية العملية ، كان إدخال أليغنوكليوتيدات في الخلايا ، وإلى المواقع داخل الخلايا حيث يمكنها تصحيح عيوب تضفير الحمض النووي الريبي ، أمرًا صعبًا للغاية بالنسبة لبعض الأعضاء.

قال كريدا: "لقد كان من الصعب بشكل خاص الحصول على تركيزات كبيرة من قليل النوكليوتيدات في الرئتين لاستهداف أمراض الرئة".

عند حقنها في الدم ، يتعين على الأوليغنوكليوتيدات العلاجية أن تشغل قفازًا طويلًا من الأنظمة البيولوجية المصممة للحفاظ على الجسم في مأمن من الفيروسات والجزيئات الأخرى غير المرغوب فيها. حتى عندما تدخل قليل النيوكليوتيدات إلى الخلايا ، فإن معظمها عادة ما يكون محاصرًا داخل حويصلات تسمى الإندوسومات ، ويتم إعادتها مرة أخرى إلى خارج الخلية أو تتحلل بفعل الإنزيمات قبل أن تتمكن من القيام بعملها على الإطلاق.

استراتيجية توصيل جديدة

تتغلب الإستراتيجية التي طورها كريدا وجوليانو وزملاؤهم على هذه العقبات من خلال إضافة ميزتين جديدتين إلى لصق تبديل قليل النوكليوتيدات: أولاً ، ترتبط قليلات النوكليوتيدات بجزيئات قصيرة شبيهة بالبروتين تسمى الببتيدات ، وهي مصممة لمساعدتها على التوزيع في الجسم. والدخول في الخلايا. ثانيًا ، هناك علاج منفصل بجزيئات صغيرة تسمى OECs ، طورها جوليانو وأيتوس ، والتي تساعد الأوليغنوكليوتيدات العلاجية على الهروب من فخها داخل الجسيمات الداخلية.

أظهر الباحثون هذا النهج المركب في خلايا مجرى الهواء المزروعة من مريض التليف الكيسي البشري مع طفرة عيب التضفير الشائعة.

قال Kreda: "إضافته مرة واحدة فقط إلى هذه الخلايا ، بتركيز منخفض نسبيًا ، يصحح أساسًا CFTR إلى المستوى الطبيعي للعمل ، مع عدم وجود دليل على سمية الخلايا".

كانت النتائج أفضل بكثير من بدون OECs ، وتحسنت بجرعة OEC.

لا يوجد نموذج فأر لخلل التضفير التليفزيوني ، لكن الباحثين اختبروا بنجاح نهجهم العام باستخدام أليغنوكليوتيد مختلف في نموذج فأر لخلل في التضفير يؤثر على جين المراسل. في هذه التجارب ، لاحظ الباحثون أن تصحيح عيب الربط في رئتي الفأر استمر لمدة ثلاثة أسابيع على الأقل بعد علاج واحد – ملمحين إلى أن المرضى الذين يتناولون مثل هذه العلاجات قد يحتاجون فقط إلى جرعات متفرقة.

يخطط الباحثون الآن لمزيد من الدراسات قبل السريرية لعلاجهم المحتمل للتليف الكيسي استعدادًا للتجارب السريرية المحتملة.

###

كان يان دانغ ، وكاثرينا فان هيوسدن ، وفيرونيكا نيكرسون ، وفيليسيتي تشونغ ، ويانغ وانغ ، ونانسي كويني ، ومارتينا جينتش ، وسكوت رانديل من المساهمين الآخرين في هذه الدراسة من معهد Marsico Lung. Ryszard Kole مؤلف مشارك من قسم الصيدلة بجامعة الأمم المتحدة.

دعمت مؤسسة التليف الكيسي والمعاهد الوطنية للصحة هذا العمل.

https://news.unchealthcare.org/2021/06/scientists-demonstrate-promising-new-approach-for-treating-cystic-fibrosis/

Source: https://bioengineer.org/scientists-demonstrate-promising-new-approach-for-treating-cystic-fibrosis/

Continue Reading

مهندس حيوي

يمكن أن يساعد الجلد الصناعي القابل للكدمات الأطراف الصناعية والروبوتات على استشعار الإصابات

الائتمان: مقتبس من ACS Applied Materials & Interfaces 2021 ، DOI: 10.1021 / acsami.1c04911 عندما يصطدم شخص ما بمرفقه بالحائط ، فإنه…

Published

on

الائتمان: مقتبس من ACS Applied Materials & Interfaces 2021 ، DOI: 10.1021 / acsami.1c04911

عندما يضرب شخص ما مرفقه بالحائط ، فإنه لا يشعر بالألم فحسب ، بل قد يعاني أيضًا من كدمات. لا تحتوي الروبوتات والأطراف الصناعية على هذه العلامات التحذيرية ، مما قد يؤدي إلى مزيد من الإصابات. الآن ، قام الباحثون الذين قاموا بالإبلاغ في ACS Applied Materials & Interfaces بتطوير جلد صناعي يستشعر القوة من خلال الإشارات الأيونية ويغير اللون أيضًا من الأصفر إلى اللون الأرجواني الشبيه بالكدمات ، مما يوفر إشارة بصرية إلى حدوث الضرر.

طور العلماء العديد من الأنواع المختلفة من الجلود الإلكترونية ، أو الجلود الإلكترونية ، التي يمكنها استشعار المنبهات من خلال انتقال الإلكترون. ومع ذلك ، فإن هذه الموصلات الكهربائية ليست دائمًا متوافقة بيولوجيًا ، مما قد يحد من استخدامها في بعض أنواع الأطراف الصناعية. في المقابل ، تستخدم الجلود الأيونية ، أو جلود I ، الأيونات كناقلات شحنة ، على غرار جلد الإنسان. تتمتع هذه الهلاميات المائية الموصلة للأيونات بشفافية فائقة وقابلية للتمدد وتوافق حيوي مقارنة بالجلود الإلكترونية. أراد Qi Zhang و Shiping Zhu وزملاؤهم تطوير جلد I الذي ، بالإضافة إلى تسجيل التغييرات في الإشارة الكهربائية بقوة مطبقة ، يمكن أيضًا تغيير اللون لتقليد كدمات الإنسان.

صنع الباحثون هيدروجيل عضوي أيوني يحتوي على جزيء يسمى سبيروبيران يتغير لونه من الأصفر الباهت إلى البنفسجي المزرق تحت الضغط الميكانيكي. في الاختبار ، أظهر الجل تغيرات في اللون والتوصيل الكهربائي عند التمدد أو الضغط ، وظل اللون الأرجواني لمدة 2-5 ساعات قبل أن يتلاشى مرة أخرى إلى اللون الأصفر. بعد ذلك ، قام الفريق بلصق الجلد الأول على أجزاء مختلفة من أجسام المتطوعين ، مثل الإصبع واليد والركبة. تسبب الانحناء أو التمدد في حدوث تغيير في الإشارة الكهربائية ولكن ليس كدمات ، تمامًا مثل جلد الإنسان. ومع ذلك ، أدى الضغط والضرب والقرص بقوة ومتكررة إلى تغيير اللون. يقول الباحثون إن الجلد الذي يستجيب مثل جلد الإنسان من حيث الإشارات الكهربائية والبصرية ، يفتح فرصًا جديدة للكشف عن الأضرار في الأجهزة الاصطناعية والروبوتات.

###

يقر المؤلفون بالتمويل من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين ، وبرنامج قوانغدونغ لتقديم الفرق المبتكرة وريادة الأعمال ، وبرنامج Shenzhen Science and Technology ، وبرنامج 2019 الخاص للحكومة المركزية لتطوير العلوم والتكنولوجيا المحلية: منصة أبحاث المواد الوظيفية لتنقية البيئة ، Shenzhen المختبر الرئيسي لهندسة منتجات المواد المتقدمة والصندوق الرئاسي CUHK-Shenzhen.

الملخص المصاحب لهذه الورقة متاح هنا.

الجمعية الكيميائية الأمريكية (ACS) هي منظمة غير ربحية مسجلة من قبل الكونجرس الأمريكي. تتمثل مهمة ACS في تطوير مشروع الكيمياء الأوسع نطاقًا والممارسين فيه لصالح الأرض وجميع أفرادها. الجمعية هي شركة عالمية رائدة في تعزيز التميز في تعليم العلوم وتوفير الوصول إلى المعلومات والأبحاث المتعلقة بالكيمياء من خلال حلولها البحثية المتعددة ، والمجلات التي راجعها النظراء ، والمؤتمرات العلمية ، والكتب الإلكترونية ، والأخبار الأسبوعية الدورية أخبار الكيمياء والهندسة. تعد مجلات الأكاديمية الأمريكية للعلوم من بين أكثر المجلات الاستشهاد بها ، والأكثر ثقة ، والأكثر قراءة في الأدبيات العلمية ؛ ومع ذلك ، فإن ACS نفسها لا تجري البحوث الكيميائية. كشركة رائدة في حلول المعلومات العلمية ، يتعاون قسم CAS مع المبتكرين العالميين لتسريع الإنجازات من خلال تنسيق المعرفة العلمية في العالم وربطها وتحليلها. تقع المكاتب الرئيسية لـ ACS في واشنطن العاصمة وكولومبوس بولاية أوهايو.

لتلقي النشرات الإخبارية تلقائيًا من الجمعية الكيميائية الأمريكية ، اتصل [البريد الإلكتروني محمي]

تابعنا: تويتر | موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك

Source: https://bioengineer.org/bruisable-artificial-skin-could-help-prosthetics-robots-sense-injuries/

Continue Reading

Trending