بفضل الكيميائيين ذوي الحيلة من جامعة إلينوي ، قد تطلق المجهرية السيليكونية الصغيرة قريبًا الموجة التالية من التكنولوجيا المبتكرة لاستخدامها في الطب المستهدف أو التصوير الطبي. فريق الكيميائيين بقيادة البروفيسور كينيث سوسليك، مؤخرًا النتائج التي توصل إليها في مجلة Advanced Science.
ما هي الكرات المجهرية ، تسأل؟ الكرات المجهرية عبارة عن كبسولات صغيرة يمكن استخدامها لإيصال الدواء بطريقة ذكية عن طريق حقنها في الأنسجة وكوسائط تباين للتصوير الطبي. يمكن استخدامها أيضًا في التطبيقات الصناعية المختلفة.
المواد الشبيهة بالبلاستيك متعددة الاستخدامات بشكل لا يصدق ، وذلك بفضل حقيقة أنها متوافقة حيوياً بالكامل ومستقرة كيميائياً وغير ضارة بالبيئة. تقترن هذه السمات بحقيقة أنه مقاوم للماء ومقاوم للحرارة ، مما يعني أن السيليكون مرشح مثالي للاستخدام الطبي ، خاصة عندما يتعلق الأمر بحقنه في الجسم أو الأنسجة.
يبدو من الغريب أن يتم الاعتماد على مطاط السيليكون بشكل كبير في الصناعات الأخرى، مثل البناء والطيران والفضاء والمجالات الصناعية الحديثة وحتى السلع الاستهلاكية. يستخدم السيليكون في كل شيء تقريبًا من السد إلى أدوات المطبخ والمنسوجات والجلود والغرسات الطبية والمزيد.
لبعض الوقت ، كان الباحثون يحاولون صنع كريات سيليكون مجهرية قابلة للحياة بقليل من الحظ. لسوء الحظ ، فإن نفس السمات التي تجعل السيليكون مرشحًا مثاليًا للاستخدام الطبي هي أيضًا هي التي تسببت في أكبر قدر من المتاعب للعلماء. تقليديا ، يولدون كريات مجهرية عن طريق غمر قطرات من مادة التركيب في سائل منفصل.
هذا يسمح لهم بتشكيل مادة التركيب في الأشكال الدقيقة الضرورية. ومع ذلك ، فإن الطريقة غير مجدية عندما يتعلق الأمر بالسيليكون ؛ انها فقط لا تعمل.
كما يقول البروفيسور سوسليك ، "بالنسبة للسيليكون ، فإن تكوين مستحلب ثابت من القطرات الصغيرة أمر صعب للغاية. حتى إذا تم الحصول على مستحلب مستقر ، فإنك تواجه مشاكل أكبر عند تسخينه ، وهو أمر ضروري للبلمرة في كرات صلبة. عند التسخين ، ستلتحم القطرات الصغيرة من مادة بدء التشغيل المصنوعة من السيليكون مع القطرات الأخرى وتنتج فقط كريات أكبر. "
اذا،، كيف يفعلون ذلك؟
استخدم الفريق إستراتيجية فريدة إلى حد ما يشيرون إليها باسم الانحلال الحراري بالرش بالموجات فوق الصوتية. وهي تنطوي على استخدام شكل من أشكال التكنولوجيا التي توجد عادة في أجهزة ترطيب الهواء ، والتي يمكن استخدامها لتوليد رذاذ من القطرات. نعم ، لقد اعتمدوا بشكل أساسي على التكنولوجيا من أجهزة ترطيب المنزل لحل المشكلة.
يتم إنشاء ضباب يحتوي على جميع المكونات المعتادة المستخدمة في صنع السيليكون ، ويتم دفعه من خلال أنبوب يتم تسخينه. داخل الأنبوب ، يتم ترسيخ قطرات الضباب وتأخذ شكل كرات سيليكون صغيرة ، وهو بالضبط ما هو مطلوب لإنشاء الكرات المجهرية.
نظرًا لأن الكرات يتم إنشاؤها بواسطة ضباب ، تظل القطرات منفصلة ولا تندمج أو تلتصق كما تفعل أثناء عملية الاستحلاب - الطريقة الأكثر تقليدية. وهذا يسمح بأن تكون كريات السيليكون الناتجة أصغر بما يقرب من مائة مرة من تلك التي تم إنشاؤها في الماضي ، وهو ما يعد إنجازًا مهمًا في هذا المجال.
بعد نجاحهم ، تفرّع فريق الباحثين وأنشأوا كريات مجهرية باستخدام هذه الطريقة مع مجموعة واسعة من الخصائص. لقد كانوا قادرين على إنشاء المجالات التي تستخدم ألوانًا بديلة وتصميمات الفلورسنت وحتى الخصائص المغناطيسية.
علاوة على ذلك ، فإن المجالات التي أنشأها الفريق خاملة بيولوجيًا مما يعني أنه ليس لديهم تفاعل سلبي عند تعرضهم للمواد الكيميائية أو الأنسجة داخل الجسم. إنهم آمنون تمامًا. وهذا يجعلها مثالية لاستخدامها كبسولات أو أقراص لجرعة ممتدة المفعول والتصوير الطبي وغير ذلك.
حاليًا ، يقوم الفريق بتجربة المجالات بحثًا عن طرق يمكن استخدامها وتوظيفها. حتى الآن ، اكتشفوا أن بإمكانهم تغيير خصائص الكرات المجهرية بحيث تصبح صلبة تمامًا أو مغناطيسية أو حتى مجوفة بطبيعتها. تسمح الخاصية المجوفة بحقنها بالعقاقير أو المواد الكيميائية الأخرى.
ماذا يعني هذا؟
إذا كنت تقرأ كل هذا وتتساءل عما يعنيه ، فلا تخف ، فأنت لست وحدك. ليس من الواضح على الفور التأثير الذي قد تحدثه هذه الكرات المجهرية المزعومة من السيليكون على الصناعة الطبية والعالم بأسره.
تمكنت جاكلين رانكين ، طالبة الدراسات العليا الرئيسية العاملة في المشروع ، من شرح الآثار المترتبة على هذه التكنولوجيا بمزيد من التفصيل بالنسبة لنا جميعًا في الدراسة المذكورة أعلاه.
"تطبيقات الكرات الدقيقة السيليكونية ، حتى الآن ، كانت تخمينية بالكامل تقريبًا ، وذلك ببساطة لأنه لم يتمكن أحد من صنعها بالفعل. باستخدام هذه الطريقة الجديدة ، يمكن تصنيع كريات السيليكون الدقيقة بسهولة وبسهولة ، مما يسهل استكشاف التقنيات التي تم التكهن بها فقط وإنشاء تقنيات جديدة وعلوم جديدة في عدد من التخصصات العلمية ".
بعبارة أخرى ، فإن إمكانات هذه التقنية الجديدة - حتى ولو كانت صغيرة مثل كريات السيليكون الدقيقة - لم يسبق لها مثيل.
الصورة الائتمان: كاتالينا أولافاريا / كينيث سوسليك
