غير مسبوقة..تقنية لتتبع إشارات القلب والدماغ
تاريخ النشر: 25th, December 2024 GMT
كشف باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تقنية استشعار بيولوجي تستخدم هوائيات لاسلكية صغيرة لمراقبة الإشارات الكهربائية في الأنظمة البيولوجية بدقة غير مسبوقة.
ومن خلال القضاء على الحاجة إلى الأسلاك والمكبرات، يعمل الابتكار على تبسيط الدراسات الخلوية، مما يوفر تقدماً محتملاً في تشخيص حالات مثل عدم انتظام ضربات القلب ومرض الزهايمر وتمكين علاجات أكثر استهدافاً.و تعتبر الإشارات الكهربائية أساسية للاتصال الخلوي، إلا أن الطرق التقليدية لقياسها مرهقة ومحدودة النطاق، وفق "إنترستينغ إنجينيرينغ".
و قالت ديبلينا ساركار، المؤلفة الرئيسية للدراسة: "الكهرباء الحيوية أساسية لعمل الخلايا والعمليات الحيوية المختلفة، وكان تسجيل مثل هذه الإشارات الكهربائية بدقة أمراً صعباً، وتتمكن هوائيات التشتت الكهربائي العضوي (OCEANs) التي طورناها من تسجيل الإشارات الكهربائية لاسلكيًا بدقة مكانية ميكرومترية من آلاف مواقع التسجيل في وقت واحد، يمكن أن يخلق هذا فرصاً غير مسبوقة لفهم البيولوجيا الأساسية والإشارات المتغيرة في الحالات المرضية بالإضافة إلى فحص تأثير العلاجات المختلفة لتمكين العلاجات الجديدة".
التصنيع الدقيق للهوائيات
تبدأ العملية بركيزة زجاجية مغطاة بمواد موصلة وعازلة، تليها حفر ثقوب نانوية باستخدام شعاع أيوني مركّز. ويتم غمر الشريحة في محلول يحتوي على كتل البناء الأولية للبوليمر، ومن خلال تطبيق تيار كهربائي على المحلول، يتم جذب هذه المادة الأولية إلى الثقوب الصغيرة على الشريحة، وتنمو هوائيات على شكل عيش الغراب من الأسفل إلى الأعلى، وتسمح هذه الطريقة للفريق بتصنيع ملايين الهوائيات على شريحة واحدة، قابلة للتطوير للدراسات الأكبر.
والهوائيات، التي يبلغ عرضها ميكرومتر واحد فقط، تقدم حساسية استثنائية، حيث تكتشف إشارات منخفضة تصل إلى 2.5 ميلي فولت، وهي أقل بكثير من الإشارات النموذجية التي تستخدمها الخلايا العصبية التي تبلغ 100 ميلي فولت للتواصل.
و يمكن للأجهزة أيضاً التقاط التغيرات السريعة، والاستجابة في غضون مللي ثانية للتقلبات الكهربائية.
المصدر: موقع 24
كلمات دلالية: سقوط الأسد حصاد 2024 الحرب في سوريا عودة ترامب خليجي 26 عام على حرب غزة إيران وإسرائيل إسرائيل وحزب الله غزة وإسرائيل الإمارات تكنولوجيا
إقرأ أيضاً:
المطاف المؤقت بالحرم المكي: إنجاز سعودي باستخدام تقنية النانو في البناء
احمد محمد البارقي
1. د. هاشم، كيف تشرح للقارئ العادي ما هو “علم وتقنية النانو”؟
النانو وحدة قياس مترية متناهية الصغر، تساوي جزءًا من المليون من السنتيمتر (أصغر بـ100,000 مرة من شعرة الإنسان).
أما علم وتقنية النانو، فتخيله كأننا نقوم بـ”فتق” المادة إلى وحداتها الأصغر (ذرات وجزيئات)، ثم “رتقها” أي إعادة ترتيبها بدقة لصنع مادة جديدة بخواص غير مألوفة.
هذا العلم يدخل اليوم في الطب، الطاقة، البيئة، الغذاء، البناء، الإلكترونيات، النسيج وحتى الفضاء. إنه علم المستقبل.
2. د. هاشم، كيف تشرح مفهوم علم وتقنية النانو للأهل والأصدقاء غير المتخصصين؟
سؤالك يذكرني بموقف… كنت يومًا ما مدعوًا في بيت أحد الأصدقاء، وأثناء الجلسة بدأ يشرح للحاضرين بكل فخر عن اختراعي “أنابيب الكربون النانومترية”.
قال لهم: “هي مثل ماسورة مياه، لكن بمواصفات خارقة…!”
تبسمت وقتها، وشعرت بصدق فخره رغم بساطة الوصف.
أدركت أن تبسيط المفاهيم بلغة الحياة اليومية هو مفتاح نشر المعرفة.
3. حصلتم على براءة اختراع أمريكية في تصنيع أنابيب الكربون النانوية، ما قصة هذا الاختراع؟
الحمد لله على فضله ومنّه. نعم، سجلتها براءة اختراع أمريكية، لطريقة جديدة في تصنيع أنابيب الكربون النانوية، وتُعد الأولى من نوعها محليًا وعالميًا.
هذه المادة توصف بالخارقة:
– قوة ميكانيكية هائلة
– موصلية كهربائية وحرارية عالية
– مرونة واستقرار كيميائي
– خصائص بصرية متميزة
– مساحة سطح ضخمة
وتُستخدم في صناعة كل شيء، من الذرة إلى الفضاء.
4. خلال مسيرتكم في البحث والاختراع، هل مرّت بكم مواقف صعبة أو طريفة لا تُنسى؟
بالتأكيد، أحد المواقف الطريفة حصل عندما كنت أُجري تجربة لتحضير أنابيب الكربون في المنزل، وكان الأهل خارج البيت.
حاولت تسريع العملية، فوقع الوعاء على الأرض، وانتشرت المادة في الهواء حتى بدا النهار وكأنه ليل..!
المطبخ تحول إلى “غيمة سوداء”، وظللت أعمل طوال الليل على التنظيف. العائلة لا تزال تذكرها حتى اليوم.
5. ما هو مشروع “المطاف المؤقت” داخل صحن الحرم المكي؟ وكيف استُخدمت المادة فيه؟
لله الحمد الفضل و المنه المطاف المؤقت كان مشروعًا إنشائيًا ضخمًا ليس محليا بل عالميا لتوسيع استيعاب الطواف. استخدمت فيه أنابيب الكربون النانومترية في تركيب أرضية الطواف المؤقت.
النتيجة كانت إنجازًا فنيًا وعلميًا يسجل باسم المملكة العربية السعودية:
– خفة في الوزن
– قدرة على التحمل
– سرعة في التركيب
– مقاومة عالية للتآكل والعوامل الجوية
هذا المشروع كان أكبر دليل على أن علم وتقنية النانو دخل فعليًا في البناء والخرسانة.
6. هل توجد علاقة بين الطب وعلم وتقنية النانو؟
نعم، علاقة وثيقة جدًا.
النانو يُستخدم في:
– إيصال الأدوية بدقة للخلايا المصابة فقط
– علاج الأورام
– تصنيع أدوات وجراحات دقيقة
– تطوير مواد العظام والأسنان
الأطراف الصناعية الذكية
إنه يُحدث ثورة حقيقية في عالم الطب.
7. حدثنا عن الإنشاءات والخرسانة وعلاقتها بعلم وتقنية النانو؟
تقنية النانو تُستخدم في:
– تحسين مقاومة الخرسانة
– تقليل التشققات
– زيادة عمر المنشآت
– جعل المواد أكثر عزلًا وأقل نفاذية
ومثال عملي على ذلك، استخدام أنابيب الكربون النانوية في المطاف المؤقت بالحرم. لم يعد مختبرًا، بل أداة للبناء الحديث.
8. وماذا عن الإلكترونيات؟ ما دور علم وتقنية النانو فيها؟
انابيب الكربون النانومترية غيّر قواعد اللعبة العالمية في الإلكترونيات:
– صغر الحجم
– سرعة أكبر
– كفاءة في استهلاك الطاقة
– أداء فائق
أنابيب الكربون النانوية بدأت تُستخدم في تصنيع الترانزستورات والمعالجات الدقيقة، وربما تكون مستقبل بديل للسيليكون.
9. قرأنا عن “المصاعد الفضائية”، ما علاقتها بالنانو؟
“المصعد الفضائي” كان مجرد حلم بسبب الحاجة إلى مادة تتحمل وزنًا هائلًا وتكون خفيفة للغاية.
اليوم، أنابيب الكربون النانوية تُعتبر مرشحة قوية لهذا الحلم، لأنها أقوى 100 مرة من الفولاذ، وأخف منه بكثير.
قد نرى هذا المصعد يتحقق في العقود القادمة.
10. ذكرتَ سابقًا وجود ثروات طبيعية تحتوي على الكربون، كيف ذلك؟
نعم، توجد ثروات محلية غنية بالكربون، مثل:
– النفط.
– مخلفات محطات الطاقة.
– الرمال السوداء.
– المواد العضوية المتفحمة.
هذه الموارد يمكن تحويلها إلى أنابيب كربون نانومترية ، ما يفتح أبوابًا واسعة للصناعة والاقتصاد المحلي.
11. قرأنا عن “محول كهربائي مصنوع من التراب”، كيف يمكن ذلك؟
الفكرة كانت الاستفادة من التربة المحلية الغنية بالمعادن، وتغطيتها بأنابيب الكربون النانومترية.
النتائج كانت مبهرة تقنيًا، لكن التكلفة العالية جعلت المشروع غير مجدٍ اقتصاديًا.
الشروط الإضافية وراء الأزمة الكبرى بين الزمالك وزيزو