گام بلند محققین برای ساخت داروی کرونا؛

ریه مصنوعی در محیط آزمایشگاه ساخته شد

محققان دانشگاه دوک و دانشگاه کمبریج نوعی ریه‌های مصنوعی تولید کرده اند که در آزمایشگاه به دانشمندان اجازه می‌دهد تا ببینند چگونه ویروس کرونا در ریه منتشر می‌شود و آن را آلوده می‌کند تا به کمک آن بتوانند داروی برای درمان این بیماری بسازند.

گروه دانش خبرگزاری علم و فناوری هر روزه اقدامات بزرگی در زمینه طراحی و ساخت اندام های مصنوعی انجام می‌شود و اگرچه چالش‌های بزرگی همچنان در زمینه‌ی این فن آوری باقی مانده است ، اما اندام‌های مصنوعی به طور فزاینده‌ای به اندام‌های واقعی شباهت یافته اند. در این زمینه به تازگی محققان، موفق به ساخت نوعی ریه مصنوعی شده اند که عملکردی شبیه به ریه واقعی انسان دارد و قرار است دانشمندان از آن برای تحقیق و توسعه بر روی بیماری کرونا استفاده نمایند تا با آزمایش بر روی اثرات این ویروس بر روی این اندام مصنوعی، بتوانند دارویی برای نابودی این بیماری بسازند. در این گزارش سعی خواهیم کرد علاوه بر معرفی این ریه مصنوعی ، شما را با دانش  و تاریخچه ساخت و بکارگیری اعضای مصنوعی در جهان آشنا نماییم .

تاریخچه ساخت و به کارگیری اندام مصنوعی

مصریان پیشگامان تولید اندام‌های مصنوعی بوده اند؛ اندام هایی که در آن زمان ساخته می شدند از جنس فیبر بوده و عمدتاً برای کامل‌شدن بدن و زیبایی کاربرد داشتند. در حدود سال‌های ۴۰۰ قبل از میلاد نیز در ایتالیا برای سربازانی که دچار قطع عضو شده بودند اندام های مصنوعی ای از جنس برنز و آهن ساخته شد که جنس بخش داخلی آن ها از چوب بود.

ساخت اندام مصنوعی برای سربازان ایتالیایی

در زمینه‌ی ساخت اندام های مصنوعی با رجوع به کشفیات پزشکی یونانیان و رومیان، رنسانس به تعبیری تولد دوباره ساخت این اعضای مصنوعی بود. اندام‌های ساختگی در این دوره به طور کلی از آهن، فولاد، مس و چوب ساخته می‌شدند. در سال ۱۶۶۹، پیتر ورودین اولین اندام مصنوعی زیر زانو را ساخت که بعدها تبدیل به طرح اولیه همه‌ی اندام‌های مصنوعی شد. در سال ۱۸۰۰، جیمز پاتس، مخترع انگلستانی، اندام مصنوعی از چوب، یک مفصل زانو از جنس فولاد و یک پایه‌ی مفصلی ساخت که از زانو تا مچ پا به وسیله‌ی تاندون ها کنترل می‌شد. این اندام به «پای آنگلیسی» معروف شد، این اسم‌گذاری از روی نام مارکس آنگلیسی انجام شد که در نبرد واترلو پای خود را از دست داده بود. ویلیام سلفو بعدها در سال ۱۸۳۹، اندام مصنوعی را به ایالات متحده برد که به «پای سلفو» معروف شد.

پای مصنوعی ژوزف سینوسکی، ژنرال لهستانی

پس از جنگ جهانی دوم نیز ، افراد قطع عضو و کهنه سربازان امریکایی با کمبود تکنولوژی در اندام های مصنوعی خود ناراضی بودند و خواستار بهبود شرایط خود شدند. دولت ایالات متحده هم با شرکت‌های نظامی برای بهبود عملکرد اندام‌های مصنوعی به جای اسلحه به توافق رسید. این توافق راه ساخت و تولید اندام‌های مصنوعی مدرن را تسریع بخشید.

تقسیم بندی اندام های مصنوعی

اندام های مصنوعی به طور کلی به دو دسته هوشمند و غیرهوشمند تقسیم می شوند که در ادامه به توضیح هر یک از آن می پردازیم .

1- اندام مصنوعی غیر هوشمند

اندام های غیرهوشمند عموماً برای تکمیل کردن بدن انسان استفاده می شوند و ممکن است کارایی زیادی نداشته باشند چرا که نمی توان چیزی را با آن ها حس کرد. اکثر این اندام های مصنوعی غیر هوشمند فقط می توانند نوع خاصی از عملکرد یک اندام طبیعی را جبران کنند و عملکرد آن ها گستردگی زیادی ندارد. این اندام های غیرهوشمند عموماً از جنس چوب، آلومینیوم و نوع خاصی از پلیمرها می باشند تا در عین سبک بودن بتوانند عملکرد مناسبی داشته باشند. برای مثال نمونه های اولیه دست های مصنوعی که در جنگ ها استفاده می شده است بسیار سنگین بوده و از فولاد ساخته می شده است و توانایی آن ها عمدتاً بلند کردن سپر و شمشیر بوده است.

انواع پرتزهای پای مصنوعی غیر هوشمند

طرح های ساخت اندام های مصنوعی از گذشته تا به امروز تغیرات بسیاری داشته است به طوری که امروزه به جای استفاده از قطعه ای از چوب یا فلز از شبکه ای نازک و پر تراکم از فلزات و پلیمرها استفاده می شود تا هم وزن مجموعه کم تر شود و هم استحکام بیشتری داشته باشد.

2- اندام مصنوعی هوشمند

اندام های مصنوعی هوشمند تحولی عظیم در صنعت تولید اندام های مصنوعی محسوب می شوند. با استفاده از ثبت امواج نوارعصب (emg یا الکترومیوگرافی) یا نوار مغز(eeg یا الکتروانسفالوگرافی) می توان اندام های مصنوعی را کنترل کرد. به طوری که با دریافت این اطلاعات از بدن انسان و ذخیره آن در یک تراشه و انتقال آن به اجزای الکترونیکی به کار رفته در این اندام می توان بسیاری از حرکات یک اندام طبیعی را نجام داد.

پروتوز مصنوعی دست هوشمند

این نوع از اندام های مصنوعی عموماً از جنس الومینیوم و پلیمر های سبک و مقاومی هستند که در عین راحتی بتوانند نیروی زیادی را تحمل کنند و استحکام و مقاومت بالایی داشته باشند به طوری که یک اسکلت فلزی مقاوم در درون ان ها وجود دارد که بتواند نیرو ها را تحمل کند و یک پوسته از جنس پلیمر های سبک و نرم که مشابه بدن می باشد آن را احاطه می کند. از آنجایی که تجهیزات به کار رفته در این نوع اندام ها بسیار پیشرفته می باشد لذا قیمت ان ها بسیار بالا بوده و عده کمی از اقشار جامعه توانایی خرید ان را خواهند داشت.

اندام های مصنوعی که تبدیل به شاهکار علم پزشکی شده اند

اندام‌ها یا پروتزهای مصنوعی، برای قطع عضوها بسیار ارزشمند هستند زیرا پروتز می‌تواند به بازگرداندن برخی از قابلیت‌های از دست رفته به اندام قطع شده کمک کند. اگرچه اندام‌های مصنوعی هنوز به جایی نرسیده‌اند که بتوانند قابلیت‌هایی را که اندام‌های طبیعی و  بیولوژیکی بدن انجام می‌دادند دقیقا انجام دهند ، اما قابلیت‌هایی که ارائه می‌دهند قابل توجه است. در ادامه به معرفی تعدادی از اندام های مصنوعی که طی سال های اخیر ساخته شده اند می پردازیم :

1- طراحی و ساخت گوش مصنوعی

محققان کالج پزشکی ویل کورنل نیویورک در سال 2017 موفق به چاپ سه بعدی گوش مصنوعی شدند . این گوش مصنوعی عملکردی و ظاهری مشابه گوش واقعی انسان را دارد که می ‌تواند جایگزین گوش در بیماران مختلف شود. محققان برای ساخت این گوش مصنوعی ، یک تصویر سه بعدی دیجیتال از گوش تهیه و به پرینتر سه بعدی برای تولید قالب شکل گوش دادند؛ در مرحله بعد ژل ساخته شده سلول‌ های زنده گوش گاو و کلاژن به داخل قالب تزریق کردند؛ کل این فرآیند 2روز به طول انجامید که شامل طراحی، چاپ، تزریق ژل و خشک شدن به مدت 15 دقیقه بود.

گوش مصنوعی طراحی شده به کمک چاپگر سه بعدی

گوش مصنوعی می‌ تواند برای بد شکلی گوش موسوم به میکروتیای مادرزادی که دارای گوش درونی هستند اما بخش خارجی از جمله لاله گوش رشد کامل نداشته است، بیماران مبتلا به سرطان یا تمامی افرادی که به دلیل تصادف قسمتی از گوش خارجی خود را از دست داده‌اند مورد استفاده قرار بگیرد.

2- طراحی و ساخت کلیه

محققان چینی در سال 2017 توانستند نمونه‌ مینیاتوری کلیه را با استفاده از سلول‌های انسانی و عملکردی مشابه کلیه واقعی تولید کنند. این کلیه ها نیز در ابعاد کوچک طراحی شده اما در نهایت نمونه اصلی آن با ابعاد واقعی در سال 2018 ساخته شد و برای اولین بار در جهان به یک کودک در آمریکا پیوند داده شد.

نمونه اولیه کلیه مصنوعی

این کلیه‌ ها قادر اند تا چند ماه بدون مشکل در بدن فرد گیرنده این عضو مصنوعی به کار خود ادامه دهد .

3- ساخت دست مصنوعی توسط محقق ایرانی که می تواند ببیند

یک محقق ایرانی نیز در دانشگاه نیوکسل انگلیس یک بازوی مصنوعی ابداع کرده است که علاوه بر قابلیت‌های دست‌های مصنوعی دیگر، قابلیت یادگیری هم دارد و از دید دوربین و کامپیوتر برای شناسایی اشیایی که به آنها برخورد می‌کند، بهره می‌برد و بر اساس جنس و نوع شیء آن را لمس می‌کند و می‌گیرد.

دست مصنوعی ساخت شده توسط محقق ایرانی

کاربر این دست مصنوعی به راحتی می‌تواند در یک چشم به هم‌زدن یک فنجان و یک تکه بیسکویت را لمس کند و بردارد و در جهت درست به حرکت درآورد. این تیم تحقیقاتی از شبکه‌ عصبی مصنوعی استفاده کرده‌اند تا دست مصنوعی قابلیت یادگیری داشته باشد و بتواند آنچه را در نزدیکی‌اش وجود دارد تشخیص دهد و بر اساس آن نیروی وارد بر شیء را برای لمس یا برداشتن آن تنظیم کند.

تأثیر بیماری کرونا بر ریه انسان

شاید کمتر کسی را در دنیا بتوان یافت که نام بیماری خطرناک کرونا را نشنیده باشد؛ بیماری که به دلیل نداشتن هیچگونه درمان قطعی ، تاکنون جان هزاران نفر را در سرتاسر جهان گرفته است. بر اساس اعلام محققین زمانی که ویروس کرونا وارد بدن انسان می شود شروع به تکثیر خود در بدن قربانی اش می نماید و زمانی که تعداد کپی های ویروسی زیاد شود به سلولهای همسایه حمله می‌کند و علائمی همچون سوزش گلو و سرفه خشک در بدن بیمار دیده می شود. سپس ویروس به سمت لوله‌های برونش حرکت می‌کند. وقتی به ریه ها می‌رسد باعث التهاب مخاط آن شده و کیسه های هوایی یا آلوئول ها برای انجام وظیفه خود، تامین اکسیژن خون و حذف دی اکسیدکربن، باید سخت تر کار کنند.

تصویر ریه های فردی که دچار بیماری کرونا گرده است

با ایجاد آماس عبور اکسیژن از غشای مخاطی از این هم مشکل تر می‌شود.  اختلال در جریان اکسیژن باعث می‌شود که آن نواحی در ریه ها با مایعات، چرک و سلول های مرده پر شود. ذات الریه یا عفونت ریه ایجاد می‌شود. بعضی از افراد آنقدر در تنفس مشکل دارند که به دستگاه تنفس مصنوعی نیاز است.

فیلم /نحوه پخش ویروس کرونا در ریه

در بدترین شرایط که به سندروم دیسترس تنفسی حاد شناخته می‌شود ریه ها به حدی از مایعات پر می‌شوند که حمایت‌های تنفسی بی‌تاثیر بوده و بیمار می‌میرد.

ساخت ریه مصنوعی برای کمک به پزشکان برای تحقیق بر روی بیماری کرونا

 محققان دانشگاه دوک و دانشگاه کمبریج در دو مطالعه مستقل و جداگانه برای بررسی شیوع کووید 19 ریه‌های مصنوعی تولید کردند. «مینی ریه»‌های مصنوعی رشد یافته در آزمایشگاه به دانشمندان اجازه می‌دهد تا ببینند چگونه ویروس کرونا در ریه منتشر می‌شود و آن را آلوده می‌کند. کارشناسان تصمیم دارند از مدل توسعه داده خود در آزمایشگاه برای ردیابی شیوع ویروس کشنده کرونا در ریه‌ها استفاده کنند.

ریه‌های کوچک مصنوعی که در آزمایشگاه از سلول‌های بنیادی بزرگسالان رشد داده شده است، به دانشمندان امکان داده است تا در یک پیشرفت بزرگ نحوه آلوده شدن ریه‌ها توسط ویروس کرونا را ردیابی کنند. دستیابی به مدل‌های آزمایش شیوع SAS-CoV-2، به محققان این امکان را می‌دهد که داروهای بالقوه را آزمایش کنند و درک بهتری از اینکه چرا برخی از مردم بدتر از دیگران به این بیماری مبتلا می‌شوند، فراهم شود.

جو-هیون لی، نویسنده این پژوهش از کمبریج گفت: ما هنوز درباره چگونگی آلودگی ریه‌ها اطلاعات کمی داریم و به تحقیقات بیشتر در این زمینه نیازمند هستیم.

محققان دانشگاه دوک نیز رویکرد مشابهی را در پیش گرفتند. این تیم به سرپرستی رائو تاتا، اظهار داشتند که مدل آنها اجازه می‌دهد تا صدها آزمایش همزمان برای غربالگری کاندیداهای جدید دارویی انجام شود.

شما می توانید نتیجه تحقیقات بر روی این پروژه را که در مجله دیلی میل منتشر شده  از اینجا مشاهده نمایید .

انتهای پیام /

خبرنگار : سجاد عبدلی

زمان انتشار: شنبه ۱۰ آبان ۱۳۹۹ - ۰۸:۰۰:۰۰

شناسه خبر: 91644

مطالب مرتبط :
۱

ساخت دوچرخه ای که می تواند با سرعت یک موشک حرکت کند !

به تازگی نوعی دوچرخه با نام "Aerovelo" ساخته شده است که تنها با قدرت رکاب زدن می تواند با سرعت ۱۴۰ کیلومتر حرکت کند.

ماسک

این ابزار هوشمند می تواند جایگزین ماسک های سنتی N۹۵ شود !

به تازگی نوعی ابزار هوشمند با نام " Ao Air’s" ساخته شده است که می تواند جایگزین ماسک های سنتی N۹۵ شود و بر خلاف ماسک های سنتی، هیچ محدودیتی برای استفاده چندین باره ندارد.

۰۲۵۸

در پی عمل جراحی موفقیت ‌آمیز توسط کادرپزشکی در سمنان

سمنان| گفت و گو با دکتر الهام صفاریه -پزشک زنان و زایمان

در هفته ای که گذشت خبر انجام عمل جراحی موفقیت آمیز تیم پزشکی زنان و زایمان با استفاده از شیوه ای جدید و نو در شهر سمنان منتشر گردید.

۱

واکسن ایرانی کرونا اواسط آبان وارد مرحله آزمایش انسانی می‌شود

وزیر بهداشت، درمان و آموزش پزشکی گفت: واکسن ایرانی کرونا مراحل آزمایش حیوانی را رد کرده و از اواسط آبان ماه امسال وارد مرحله آزمایش انسانی می‌شود.

دیدگاه ها و نظرات :
نام کامل وارد شود
دقیق و صحیح وارد شود
لطفا فارسی و خوانا باشد
captcha
ارسال
اشتراک گذاری مطالب