طور مهندسون تقنية الوشوم النانوية وتشمل نقاطًا وأسلاكًا تلتصق بالخلايا الحية، ما يقرب الباحثين خطوة نحو تتبع صحة الخلايا الفردية.
تتيح هذه التكنولوجيا الجديدة للمرة الأولى وضع العناصر البصرية أو الإلكترونيات على الخلايا الحية باستخدام مجموعات تشبه الوشوم التي تلتصق بالخلايا وتنثني وتتكيف مع الهيكل الخارجي الرطب والسائل للخلايا.
قال ديفيد غراسياس، أستاذ هندسة الكيمياء والكيمياء الحيوية في جامعة جونز هوبكنز الذي قاد تطوير هذه التكنولوجيا: «إذا تخيلنا ما سيحدث في المستقبل، نود أن نمتلك أجهزة استشعار لمراقبة حالة الخلايا الفردية والبيئة المحيطة بها والتحكم من بعد بها آنيًا، إذا كان لدينا تقنيات لتتبع صحة الخلايا المعزولة، قد نستطيع تشخيص الأمراض وعلاجها في وقت أبكر وليس عندما يتعرض العضو بأكمله للضرر».
تمثل الوشوم جسرًا بين الخلايا الحية أو الأنسجة والأجهزة والمواد الإلكترونية التقليدية، مثل باركود أو رموز QR.
قال غراسياس: «نتحدث عن وضع شيء مثل وشم إلكتروني على كائن حي أصغر بمرات عديدة من رأس دبوس، إنها الخطوة الأولى نحو تركيب أجهزة استشعار وإلكترونيات على الخلايا الحية».
تمكنت الهياكل من الالتصاق بالخلايا الدقيقة لمدة 16 ساعة حتى في أثناء تحرك الخلايا.
صُمّمت الوشوم على شكل مجموعات باستخدام الذهب، وهي مادة معروفة بقدرتها على منع فقدان الإشارة أو التشويش في الأسلاك الإلكترونية.
ثُبّتت هذه المجموعات على الخلايا التي تنتج الأنسجة وتحافظ عليها في الجسم البشري وتسمى الخلايا الليفية. عولجت المجموعات بالصمغ الجزيئي ونقلت إلى الخلايا باستخدام فيلم هيدروجيل الألجينيت، وهو نوع من الأغشية الهلامية قد يذوب بعد التصاق الذهب بالخلية.
يتمسك الصمغ الجزيئي في المجموعة بمصفر الخلية الخارجي الذي تفرزه الخلايا.
أظهرت الأبحاث السابقة كيفية استخدام الهيدروجيل لإلصاق التكنولوجيا على الجلد البشري وأعضاء الحيوانات الداخلية لتثبيت الأسلاك والنقاط النانوية على الخلايا الفردية.
يعمل فريق غراسياس على معالجة التحدي القائم منذ فترة طويلة في جعل أجهزة الاستشعار البصرية والإلكترونيات متوافقة مع المواد البيولوجية على مستوى الخلية الواحدة.
قال غراسياس: «لقد أظهرنا إمكانية تثبيت نماذج نانوية معقدة على الخلايا الحية مع الحفاظ على حياة الخلية وقدرتها على الحركة مع هذه الوشوم لوجود تضاد كبير غالبًا بين الخلايا الحية والأساليب التي يستخدمها المهندسون لتصنيع الإلكترونيات».
إمكانية الفريق لتثبيت النقاط والأسلاك على شكل مجموعات أمر أساسي أيضًا. من أجل استخدام هذه التكنولوجيا في تتبع المعلومات البيولوجية، يجب أن يكون لدى الباحثين القدرة على ترتيب الأجهزة الاستشعارية والأسلاك في أنماط محددة، تمامًا كما هي مرتبة في الشرائح الإلكترونية.
أوضح غراسياس: «هذه مصفوفة بتباعد معين، ليست مجموعة عشوائية من النقاط».
يخطط الفريق لمحاولة تثبيت دوائر نانوية أكثر تعقيدًا قد تبقى في مكانها لفترات أطول. كما يرغبون في تجربة أنواع مختلفة من الخلايا.
اقرأ أيضًا:
ابتكار مجسات تشبه الوشم لكشف مستويات الأكسجين في الدم!
ترجمة: عقيل الحسن
تدقيق: بشير حمّادة
