jamejamonline
صفحه نخست عمومی کد خبر: ۲۴۴۸۶۶ ۲۰ فروردين ۱۳۸۸  |  ۱۸:۳۶

20 تحول برتر زیست فناوری برای دگرگونسازی دانش پزشکی

راههایی برای زندگی بهتر و بیشتر

تلفیق فناوری و زیست شناسی فراتر از تصورات قبلی بوده است. فناوری‌های نوین خیلی زود خود را به جای‌جای ساختار فیزیولوژیکی انسان‌ها رسانده و بر بسیاری از ناتوانایی‌ها و غیرممکن‌ها خط بطلان کشیده‌اند. در این میان برخی از آنها از چنان اهمیت و جذابیتی برخوردارند که به عنوان تاریخی‌ترین دستاوردهای زیست فناوری جهان به شمار می‌آیند. در این گزارش علمی‌به بررسی این دستاوردها پرداخته شده است.

میکروب‌هایی برای مبارزه با فساد دندان

باکتری‌های زنده در دندان‌ها قند موجود در محیط را به ماده ای به نام اسیدلاکتیک تبدیل می‌کنند. این ماده تاثیر مخربی بر دندان‌ها دارد به طوری که موجب فرسایش و از میان رفتن مینای دندان‌ها می‌شود و مقدمات تخریب آنها را فراهم می‌آورد. اما اکنون محققان در یک شرکت تحقیقاتی در فلوریدا زنجیره میکروبی جدیدی مهندسی کرده‌اند که به آن SMaRT گفته می‌شود. این باکتری جدید اسید لاکتیکی در دهان تولید نمی‌کند و در عوض آنتی بادی منتشر می‌کند که زنجیره عوامل طبیعی فساد درون دندان‌ها را از بین می‌برد. در استفاده از این فناوری نوین، دندانپزشکان تنها باید این زنجیره مهندسی شده را روی دندان‌ها بکشند و نیازی به استفاده از روش‌های پیچیده درمانی نیست.

غدد لنفاوی مصنوعی

گروهی از دانشمندان در انستیتو «راکن» ژاپن موفق به طراحی نسخه حیرت‌انگیزی از غدد لنفی مصنوعی با کارکردهای استثنایی شده‌اند. غدد لنفی در بدن وظیفه دارند سلول‌های ایمنی را برای مقابله با عفونت‌های مختلف آماده کنند. از آنجا که در آینده‌ای نه چندان دور می‌توان به جایگزین‌سازی این غدد به جای غدد لنفی طبیعی بیمار و از کار افتاده امیدوار بود، برخی کارشناسان از آینده روشن این فناوری و استفاده از آنها برای افزایش سطح ایمنی بدن خبر داده اند. به گفته ابداع‌کنندگان این فناوری، پزشکان می‌توانند این غدد را با سلول‌هایی پر کنند که برای درمان برخی بیماری‌های خاص نظیر ایدز و سرطان به کار گرفته می‌شوند.

حسگر برای تشخیص آسم

در حال حاضر بیماری آسم دربرگیرنده یک چهارم مراجعات اورژانسی در آمریکاست، اما با استفاده از حسگری که در دانشگاه پیتسبورگ ارائه شده است، می‌توان به کاهش چشمگیر این نسبت امیدوار بود. در دل این حسگر که براحتی در دست جای می‌گیرد، از نانولوله کربنی پوشیده از پلیمری خاص استفاده شده که یکصدهزار بار باریک‌تر از موی انسان است. این حسگر می‌تواند مقادیر اکسید نیتریک در هوای بازدم را اندازه گیری کند. اما چرا اکسید نیتریک؟ دانشمندان دریافته اند این گاز در آستانه آغاز حملات آسم در شش‌ها تولید می‌شود.

آزمایش سرطان با استفاده از بزاق دهان

به عقیده دانشمندان باید هرچه زودتر نمونه‌برداری برای شناسایی توده‌های سرطانی را کنار گذاشت. در این خصوص فناوری نوینی از سوی محققان دانشگاه کالیفرنیا در لس آنجلس ارائه شده است که با بررسی تنها یک قطره از بزاق دهان می‌تواند وجود نشانه‌هایی از سرطان را بازگو کند. دانشمندان برای ارائه این فناوری نوین تمرکز خود را بر روی پروتئین‌هایی معطوف کرده‌اند که با سلول‌های سرطانی در ارتباط هستند و در جریان واکنش با حسگر تغییر رنگ می‌دهند. در نتیجه این فرآیند نور فلئوروسنتی منتشر می‌شود که تنها با استفاده از میکروسکوپ قابل دیدن هستند. چی مینگ هو، محققی است که روی این فناوری نوین کار می‌کند. او بر این نکته تاکید دارد که همین الگو را نیز می‌توان برای شناسایی سایر بیماری‌ها به کار برد.

تنظیم کننده بیولوژیکی

در حال حاضر تنظیم کننده‌های الکترونیکی نقش قابل توجهی در کمک به حفظ جان انسان‌ها دارند اما آنها از سخت‌افزاری استفاده می‌کنند که در نهایت از بین خواهند رفت. اکنون محققان چندین دانشگاه برتر دنیا روی طراحی و ساخت جایگزین بدون نیاز به باتری متمرکز شده‌اند و آن چیزی نیست جز ژن‌های تنظیم کننده در سلول‌های بنیادین که به مناطق آسیب دیده قلب تزریق می‌شوند. تنظیم کننده‌های بیولوژیکی که هماهنگی انطباقی بهتری با حرکات فیزیکی بدن دارند، نوید دهنده تحولی نوین در دانش بررسی قلب و عروق به شمار می‌آیند.

درک احساس در عضو مصنوعی

یکی از مهم‌ترین چالش‌های موجود در عرصه توسعه دانش طراحی و ساخت اندام‌های مصنوعی این است که اعمال کنترل بر آنها فرآیندی بسیار دشوار است. کارلین بارک از محققان دانشگاه استنفورد می‌گوید: انسان‌های عادی بدون نیاز به نگاه کردن به اندام‌های مختلف خود آنها و جایشان را احساس می‌کنند، اما این شانس درخصوص معلولان صدق نمی‌کند. پوست در مقابل کشیده شدن حساسیت از خود نشان می‌دهد و براحتی می‌تواند کوچک‌ترین تغییرات روی خود را تشخیص دهد. اکنون بارک با درک این موضوع، طراحی دستگاهی را آغاز کرده است که با نصب در نزدیکی عضو مصنوعی، فرد استفاده کننده می‌تواند احساس مشخصی از محل قرار داشتن عضو و حرکات آن داشته باشد.

لنزهای تماسی هوشمند

گلاکوما، دومین عامل نابینایی، زمانی روی می‌دهد که فشار درون چشم افزایش می‌یابد و در نتیجه آسیب زیادی به سلول‌های شبکیه وارد می‌شود. اما لنزهای تماسی که در دانشگاه کالیفرنیا در دیویس ارائه شده‌اند، سیم‌‌های ‌هادی‌ای دارند که به صورت مستمر فشار درون چشم و جریان مایع آن را در افراد در معرض خطر کنترل می‌کنند. در ادامه این لنزها داده‌های ثبت شده را به دستگاه کوچکی ارسال می‌کنند که در قسمتی از لباس بیمار جاسازی شده است. این دستگاه نیز به صورت بی‌سیم این داده‌ها را به رایانه منتقل می‌کند. جریان مستمر اطلاعات به ثبت رسیده به پزشکان کمک می‌کند تا درک بهتری از علت شکل گیری این بیماری داشته باشند. به گفته متخصصان ممکن است لنزهای آینده حتی از این قابلیت استثنایی برخوردار باشند که داروهای خاصی را در واکنش با افزایش فشار درون چشم منتشر کنند.

بازگرداندن توانایی تکلم

برای افرادی که توانایی خود را در تکلم از دست داده اند، موتور جدید گفتاری صوتی که از سوی محققان در ایلینویز ارائه شده است امکان منحصربه فردی همچون تکلم مجدد را فراهم می‌کند. این فناوری نوینAudeo نام دارد و در آن از الکترودهای مخصوصی برای ردیابی سیگنال‌های نورونی استفاده شده است که بین مغز و تارهای صوتی در حال عبور و مرور هستند. بیماران باید به آهستگی آنچه مدنظرشان است را از خود منتشر کنند و در ادامه این دستگاه که براحتی کنار گردن قابل نصب است، به صورت بی سیم این داده‌ها را به رایانه یا تلفن همراه منتقل می‌کند و در نهایت مفهومی‌ به نام «گفتار» خلق می‌شود.

بازکننده‌های زیستی رگها

بازکننده‌های قلبی برای برطرف کردن گرفتگی‌ها در رگ‌های قلبی به کار گرفته می‌شوند. بازکننده‌های قلبی منتشر کننده دارویی نیز وجود دارند که مانع از انسداد و گرفتگی دوباره رگ‌ها می‌شوند. اکنون نسخه زیستی این فناوری در آزمایشگاه‌های «آبوت» در ایلینویز ارائه شده که حتی یک گام به جلو گذاشته است: برخلاف بازکننده‌های فلزی، این ریزدستگاه‌های جدید کار خود را انجام داده و ناپدید می‌شوند. در واقع پس از 6 ماه این بازکننده‌ها شروع به ناپدید شدن می‌کنند و بعد از 2 سال کاملا از بین می‌روند اما نتیجه کار آنها یعنی عروق سالم و باز شده بر جای می‌ماند.

شبیه‌ساز ماهیچه

معمولا زمان زیادی برای احیای مجدد استخوان‌های شکسته و ترک خورده صرف می‌شود و در این مدت عضو آسیب دیده بدون حرکت باقی می‌ماند و این نتیجه‌ای جز تحلیل رفتن ماهیچه‌های اطراف استخوان ندارد. اما اکنون محققان توانسته‌اند این مشکل را با دستگاهی برطرف کنند که با باتری کار می‌کند. این دستگاه از تحریک کننده‌های الکتریکی برای این منظور استفاده می‌کند. اما دستگاهی که آنها را تولید می‌کند آنقدر کوچک است که در زیر ناحیه گچ گرفته شده قرار می‌گیرد. این دستگاه ماموریت دارد ماهیچه‌ها را ورزش دهد و آنها را در زمان ریکاوری در وضعیت خوبی نگاه دارد.

بازتولیدکننده عصبی

فیبرهای عصبی نمی‌توانند در نخاع بیماران آسیب دیده نخاعی رشد کنند. اما اکنون محققان دانشگاه نورت وسترن موفق به تولید ژل نانویی شده‌اند که با استفاده از آن این نقص از بین می‌رود. ژل یاد شده خود را به صورت خودکار به درون ساختار داربستی نانوفیبرها فرو می‌کند. در ادامه پپتیدهایی که در فیبرها وجود دارند سلول‌های بنیادینی تولید می‌کنند که در نهایت با خلق سلول‌هایی خاص، احیاء عصبی نخاع را موجب می‌شوند. این داربست در عین حال از رشد آکسون‌های جدید بالا و پایین نخاع نیز حمایت می‌کند.

نسل جدید کفی‌های کفش

هنگامی ‌که مادربزرگ فرز لیبرمن پس از سقوط روی زمین دچار صدمات زیادی شد، وی بر آن شد تا از تکرار این حادثه دردناک جلوگیری کند. او که یک محقق در دانشگاهMIT است می‌گوید: استفاده از فناوری که تعادل فضانوردان تازه بازگشته از فضا را کنترل می‌کند راه جالب توجهی است. او توانسته است نوعی کفی مخصوص برای کفش کهنسالان تهیه کند که مشکل حفظ تعادل در آنها را از بین می‌برد.

قرص هوشمند

محققان مرکز تحقیقاتی در کالیفرنیا موفق به مهندسی حسگرهایی شده‌اند که با ثبت لحظه به لحظه فرآیند درمانی از زمان بلعیده شدن داروها فرآیند بهبود بیمار را زیر نظر می‌گیرند. این قرص‌ها که در حقیقت ریزتراشه‌هایی به اندازه دانه شن هستند، جریان‌های الکتریکی با فرکانس بالا از خود منتشر می‌کنند که از سوی دریافت کننده‌ای که در پوست جاسازی می‌شود دریافت می‌شوند. این دریافت کننده‌ها همچنین وظیفه دارند سرعت ضربان قلب و تنفس بیمار را زیر نظر بگیرند و به صورت بی‌سیم داده‌هایی را به رایانه ارسال کنند. محققان معتقدند برای ارتقای سطح کیفی تاثیرگذاری داروها بر بدن باید از فناوری‌های دیجیتالی نظیر این قرص‌ها استفاده کرد.

ویلچر خودکار

محققان دانشگاه ام.آی.تی ویلچر خودکاری را طراحی کرده اند که تنها به واسطه ابراز تمایل فرد استفاده کننده، وی را به هر جایی که او بخواهد می‌برد. این صندلی می‌تواند همچون یک بیمار با گوش دادن به محیط اطراف، مکان‌های مختلف را شناسایی کند نظیر این جملات «اینجا اتاق من است» یا «ما در آشپرخانه هستیم.» از آن گذشته این صندلی می‌تواند با استفاده از فناوریWi-Fi نقشه‌های مختلفی را تهیه کند که در جایی نظیر داخل منازل که فناوری جی.پی.اس کاربردی ندارد، کاربر از مزایاهای آنها استفاده کند. گفته می‌شود این مدل پیش ساخته در آینده ای نه چندان دور به تجهیزات کمکی نظیر دوربین، حسگر تشخیص دهنده برد حرکتی و حتی سیستم جلوگیری کننده از برخورد با محیط اطراف مجهز خواهد شد.

آستری برای دیواره معده

چاقی با ابتلا به دیابت نوع دوم همراه و مرتبط است که نتیجه ای جز از بین رفتن تدریجی لوزه المعده ندارد. اکنون محققانی در ماساچوست آمریکا نوعی پوشش آستری گونه برای دیواره داخلی معده ساخته‌اند که مانع از جذب مواد غذایی از سوی این دیواره می‌شود. البته قرار دادن این دیواره در داخل معده نیز کار راحتی است و به هیچ‌گونه جراحی نیاز ندارد. تنها باید آن را از طریق دهان و با دستگاهی مخصوص راهی معده کرد تا پس از وارد شدن به آن در جای خود مستقر شود. بدین ترتیب دیگر حجم انبوهی از مواد دارای کالری زیاد که به چاقی شدید افراد می‌انجامد، جذب معده نمی‌شود.

اسکنر کبد

کبد شما چقدر سالم است؟ تا پیش از این نیز پاسخ دادن به این پرسش غالبا به نمونه‌برداری‌های دردآوری نیاز داشته است. اما بتازگی محققان یک شرکت فرانسوی دستگاهی را طراحی و ساخته‌اند که از این عضو حیاتی بدن تنها در عرض 5 دقیقه تصویربرداری کرده تا لطمات وارد شده به آن مشخص شود. مطالعات نشان داده‌اند که کبد بیمار سفت شده و در عین حال خاصیت الاستیک خود را از دست می‌دهد. این اسکنر که «فیبرو اسکن» نام دارد با استفاده از امواج ماوراء صوتی سطح ارتجاعی و کش آمدن کبد را می‌سنجد.

چسب نانویی

پای نوعی مارمولک موسوم به «جکو» با موهای نانویی پوشیده شده است که نیروی درون مولکولی از خود تولید می‌کنند. این خاصیت به حیوان اجازه می‌دهد با استحکام خاصی به سطوح مختلف بچسبد. دانشمندان دانشگاه ام.آی.تی با تکرار این خاصیت چسبی را تولید کرده‌اند که زخم‌ها را التیام می‌دهد و حتی از آن برای ترمیم زخم معده استفاده می‌کند. این چسب که خاصیت الاستیکی دارد، ضد آب است و از ماده‌ای ساخته شده که همزمان با التیام یافتن زخم از بین می‌رود.

دستگاه دیالیز قابل حمل

تنها بیش از 15 میلیون فرد بالغ در آمریکا مبتلا به بیماری‌های کلیوی هستند که در بیشتر موارد این عضو نمی‌تواند سموم را از خون جدا کند. انجام دیالیزهای کامل و استاندارد شامل سه جلسه طولانی مدت در بیمارستان در هر هفته است، اما با استفاده از کلیه مصنوعی که بتازگی ساخته شده است، می‌توان خون فرد بیمار را تنها در عرض کمتر از یک ساعت تصفیه کرد. این دستگاه ضد آب کاملا خودکار است و با باتری کار می‌کند و کمی ‌بیشتر از 2 کیلوگرم وزن دارد.

شبیه‌سازی راه رفتن

بتازگی این امکان امیدوارکننده فراهم شده است تا قربانیان سکته‌های مغزی خیلی سریع‌تر به زندگی اولیه خود بازگردند. این امکان جدید چیزی نیست جز برنامه بازپروری مجازی که در دانشگاه پورت موس انگلیس ارائه شده است. همزمان با راه رفتن بیمار روی تریدمیل، او تصاویر متحرکی را می‌بیند که با گول زدن مغز این گونه تداعی می‌کند که بیمار کندتر از آن تصاویر راه می‌رود. در نتیجه فرد نه تنها سریع‌تر به راه رفتن خود ادامه می‌دهد، بلکه درد کمتری را نیز در این مدت احساس می‌کند.

منبعی برای اندام‌های مصنوعی

افزودن قدرت و توان لازم به اندام‌های مصنوعی مستلزم استفاده از باتری‌های سنگین است. اما مایکل گوادفارب در دانشگاه وندربیلت منبع قدرتی جالب توجهی به عنوان جایگزین مناسب باتری‌ها ارائه کرده است: نیروی محرکه راکتی. بازویی که این دانشمند با استفاده از این منبع قدرتی ارائه کرده است، می‌تواند تا 10 کیلوگرم بار را حمل کند و این یعنی بین 3 تا 4 برابر وزنی که بازوهای فعلی حمل می‌کنند. در این بازوی جدید از سیستم راکتی موتوری استفاده شده است که تنها به اندازه یک سکه کوچک ابعاد دارد و شاتل‌های فضایی از آن برای مانور دادن در مدار زمین استفاده می‌کنند.

فاطمه پورمزرعه

 

 

ارسال نظر
* نظر:
نام:
ایمیل:

یادداشت

بیشتر
شمایل دانش و خرد

شمایل دانش و خرد

دانش و دانایی و خرد، بزرگ‌ترین سرمایه یک انسان و یک ملت است. فرهنگ‌ها و تمدن‌ها بر بنیاد این هر سه پدید آمده، بالیده و بارور و بارآور شده‌اند و چشمه هنرها در سایه ایمن دانایی و خرد، جوشیده و جاری گشته و فضای زیست فردی و اجتماعی را در هوایی تازه و اهورایی زنده و شاداب ساخته‌اند.

۱۶ آذر؛ زادروز گفتمان «نه به ذلت»

۱۶ آذر؛ زادروز گفتمان «نه به ذلت»

۱۶ آذر ۱۳۳۲ شهادت دانشجویان دانشگاه تهران در اعتراض به سفر نیکسون به ایران پس از کودتای ۲۸ مرداد، آغاز خط مبارزه 67 ساله‌ای است که امپراتوری پر نخوت و شیطانی آمریکا را به سراشیبی افول کشاند.

خطر تندروی در رفع محدودیت‌ ها

خطر تندروی در رفع محدودیت‌ ها

در کشور ما دور تازه محدودیت‌ های کرونایی از اول آذرماه آغاز شد که این تقریبا مصادف با اعمال محدودیت‌های جدید در اغلب کشورهای درگیر با کرونا و به‌خصوص اروپا بود.

گفتگو

بیشتر

پیشنهاد سردبیر

بیشتر

پیشخوان

بیشتر