تكنولوجيا النانو وبناء أعضاء جديدة

في إطار بحثهم المتواصل لتوفير حياة أكثر أمناً واستقراراً وصحة للإنسان توصل العلماء إلى ابتكار جهاز وظيفي جديد للأوعية الدموية وهو عبارة عن شبكة تفريعات الأوعية الدموية والتي تمد الأنسجة بالغذاء والأكسجين وذلك في خطوة هامة وحيوية نحو بناء أعضاء كاملة. وقد نجحت أساليب هندسة الأنسجة التقليدية في إنماء أنسجة بنيوية مثل الجلد والغضروف في المعمل. ولكن العجز عن بناء جهاز الأوعي ة الدُعام ي ثبت أنه عائق أساس ي في منع العلماء من إيجاد أعضاء وظيفي ة كبيرة مثل الكبد والكلى.
والآن، يستعين الباحثون في معهد ماساتشوسيتس للتكنولوجيا وكلية الطب جامعة هارفارد بأجهزة الكمبيوتر بهدف تصميم شبكات متفرعة لشعيرات وريدية وشريانية، والتي يبدأ اتساعها بثلاثة ملليمترات وتصل درجة دقتها حوالي 10 ميكرون.يعلق أحد الباحثين الرواد، ويدعى محمد كازمبور مفراض، من قسم الهندسة الميكانيكية وقسم الهندسة البيولوجية بمعهد ماساتشوسيتس للتكنولوجيا بقوله:«لقد استخدمنا أوعية حية كدليل يساعدنا على محاكاة عوامل مثل الزاوية ونسبة الحجم بين الأوعية المتفرعة، بيد أننا نأمل أن يقوم تصميمنا بتحسينها.
شرائح السيليكون
كانت الشبكات محفورة على شرائح من السليكون عرضها 15 سم، ولقد تم استخدام المسارات كقالب لإعداد طبقة من البوليمر القابل للتحلل بالبكتريا. وقد تم دمج اثنتين من هذه الشرائح وإحكام إغلاقهما على بعضهما البعض مع غشاء مسامي مجهري بينهما، وبذلك يكون لدينا جهاز أوعية دموية صناعي دقيق. وتم حقن خلايا الغشاء المبطن للأوعية الدموية. وهي خلايا مسطحة تبطن جدار الأوعية الدموية في طبقة واحدة في الشبكة من جانب واحد من جوانب الغشاء،تم حقن نسيج من أنسجة الكبد أو الكلى على الجانب الآخر. وتكسو خلايا الغشاء المبطن الجزء الداخلي من أوعية البوليمر. ولقد تحللت هذه الأوعية تاركة غلافاً حياً من الأوعية الدموية يشبه شبكة الأوعية الدموية الطبيعية. إن هذه الطريقة من شأنها أن توفر وسيلة فعالة لإمداد أنسجة الكبد والكلى بقدر كاف من الأكسجين والمواد المغذية التي تضمن لها البقاء. لقد تم استزراع أنظمة الطبقة الواحدة لأنسجة الكبد والكلى في الفئران لأسبوعين وكانت النتيجة أن 95 بالمائة من الأنسجة عاشت. وقد أعلن كازمبور مفراض لمجلة نيو ساينتست قائلاً «إن الخطوة التالية تتلخص في التعامل مع حيوانات أكبر حجما، مثل الخنازير أو الأرانب، باستخدام عدد أكبر من الطبقات. إننا نهدف في نهاية المطاف إلى التمكن من استبدال أعضاء كاملة بطبقات عديدة من هذه المكونات. إن الكتلة الحرجة للكبد تبلغ الثلث، وهو ما يعادل من 30 إلى 50 طبقة مكدسة على وجه التقريب». ويضيف كازمبور بقوله «إننا نأمل خلال السنوات العشر أو الخمس عشرة القادمة أن نصل إلى درجة من التقدم تسمح لنا بأن نجري هذه العملية إكلينيكياً مع المرضى البشريين. وقد تم تقديم هذا البحث أمام الجمعية الأمريكية لمؤتمر البيولوجيا المجهرية حول الأنظمة البيولوجية والمجهرية وأنظمة النانو مؤخراً، وذلك في مدينة نيويورك.