باحثين مصريين واسبان يطورون مادة طبيعية لإنتاج الأعضاء الاصطناعية بالجسم

 د ضياء ابو الفتوح ود علا الحجر

القاهرة: منى سعيد 

الأطراف الاصطناعية تستخدم سواء الاطراف السفلية او العلوية.تعتبر من الاجهزة المساعدة لمساعدة المرضى أو من لديهم اعاقة او مرضى العضلات، كسور او تشوهات العظام  تساعدهم لحياة افضل هذا ما يشمله الطب التجديدى بمجالاته الواسعة ومادة السليلوز البكتيري ، لها استخدامات كثيرة بتشكيلاته الخاصة، كبديل لبعض هذه الأنسجة التالفة، حيث أثبتت الدراسات إمكانية زرعه بأمان داخل الجسم”. وكذلك تشمل مجالات تطبيقية كتير مثل الصناعات الطبية وصناعات الأجهزة الإلكترونية (هواتف وتابلتس

لذلك توصل فريق من الباحثين المصريين والإسبان للوصول لتطوير تقنية جديدة تسمح بـ”طباعة” هياكل ثلاثية الأبعاد معقدة من السليلوز البكتيري وبتكلفة اقل من الطرق المعتادة، والسيليلوز البكتيري هو مادة طبيعية تتميز بتوافقها مع الأنظمة الحيوية ومتانتها، مما يفتح آفاقاً جديدة في مجال الطب التجديدي وإنتاج الأعضاء الاصطناعية، من خلال دراسة نشرت، في المجلة العلمية  Carbohydrate Polymers. للباحثين المصريين د ضياء ابو الفتوح ود علا الحجر ود آنا رويج من معهد علوم المواد في برشلونة، 

وقد نجح الباحثون في محاكاة أذن وملامح وجه دمية بتطابق شبه كامل باستخدام السليلوز البكتيري

نجح الباحثون في محاكاة أذن ووجه دمية بتطابق كامل باستخدام السليلوز البكتيري

ويوما بعد يوم يتزايد اهتمام الباحثين بالسليلوز البكتيري، وهو مادة طبيعية صديقة للبيئة تصنعها بعض أنواع البكتيريا. يتميز هذا النوع من السليلوز بأنه نقي، مما يوفر الوقت والجهد والمال الذي يبذل عادة في تنقية السليلوز النباتي.

بفضل خواصه الاستثنائية، يجد السليلوز البكتيري تطبيقات واسعة في مجالات متعددة، بدءً من الإلكترونيات والبطاريات وصولاً إلى الطب وصناعة الأدوية، ومع ذلك، ظل تشكيل هذا السليلوز في هياكل ثلاثية الأبعاد يمثل تحدياً كبيراً. إحدى المحاولات السابقة لحل هذه المشكلة كانت باستخدام طابعات ثلاثية الأبعاد، ولكن هذه الطريقة أدت إلى فقدان بعض الخواص المهمة للسيليلوز البكتيري، مثل قوته ومتانته.

بالإضافة إلى ذلك، تم تطوير طريقة أخرى تعتمد على طابعات متطورة، وقد نجحت هذه الطريقة في تشكيل السليلوز البكتيري على شكل وملامح وجه دمية. ومع ذلك، كانت هذه الطريقة مكلفة ومعقدة، مما أعاق ترسيخ هذه التقنية في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد، في المقابل تفتح الدراسة الجديدة آفاقاً مختلفة وأكثر رحابة في هذا المجال الواعد.

أداءً وقواماً يقارب الكولاجين البشري، مما يجعل التقنية الجديدة ناجحة في تخليق منتجات تعويضية في المجال الطبي. علاوة على ذلك، قد يكون إنتاج أشكال ثلاثية الأبعاد من السليلوز البكتيري عبر هذه التقنية مصدر إلهام لمجالات تطبيقية أخرى.

ويقول د ضياء ابو الفتوح الباحث بمعهد بحوث التكنولوجيا المتقدمة والمواد الجديدة مدينة الابحاث العلمية والتطبيقات التكنولوجية ببرج العرب, أن إمكانية توسيع نطاق هذه الطريقة لإنتاج هياكل أكبر أو أكثر تعقيداً باتت واعدة للغاية، إذ أن الأساس العلمي أصبح واضحاً، والتكلفة معقولة مقارنة بالطرق الأخرى، والإجراءات أكثر بساطة، وهذا يفتح الباب أمام تطوير تصميمات متنوعة لإنشاء مستنسخات سليلوزية تلبي احتياجات مختلفة.

ويضيف اظهرت الخواص المختبرة للوجه السليلوزي المنتج أداءً وقواماً يقارب الكولاجين البشري، مما يجعل التقنية الجديدة ناجحة في تخليق منتجات تعويضية في المجال الطبي، واحنا حاولنا نعمل نتائج جيدة بداية من الأعضاء البشرية خصوصا منطقة الوجه لان الغضاريف اللينة الموجودة في مناطق زي ارنبة الأنف او صوان الأذن تعد المتضرر الأول لمصابي الحريق وجراحتهم التجميلية بتقابل عوائق كبيرة في محاكاة الغضروف الزائل شكلاً وحتي من حيث القوام والأداء. 

البحث من لحظة وضع الفكرة -وهي جهد مصري خالص- حتي تمام النشر استغرق ٤ سنوات، بدأناه وقت بدء الرجوع من حظر الكوفيد في ٢٠٢٠ الي عام ٢٠٢٢ كانت المرحلة الاولي في مصر بمشاركة د/علا الحجر أستاذ الميكروبيولوجي المساعد بمركز البحوث النووية بهيئة الطاقة الذرية المصرية بانشاص.

تقول د. علا الحجر أن من اهم الصفات التي تميز السليلوز البكتيري  هي انه لا يتحلل تلقائيا داخل الجسم الحي لذا فهو مثالي للتطبيق في مثل هذه الدراسة الا انه يمكن معالجته مسبقا لجعله قابلا للتحلل عند الحاجة حيث يتحلل الي جلوكوز وهو مصدر طاقة اساسي للخلايا مما يعزز فائدته في عملية تجديد الأنسجة. حيث يعتبر السليلوز البكتيري بوليمر امن تماما لا يثير اي استجابة مناعية في الجسم الحي مما يضمن توافقة التام مع الأنسجة الحية و الجهاز المناعي.

وتضيف د.علا أن تحويل السليلوز من حالته المسطحة المعتادة الي شكل ثلاثي الابعاد كانت هي الفكرة الأساسية الاصعب خلال الدراسة حيث قمنا بتصميم قالب من السيليكون لاستنساخ جزء أذن ووجه دمية كمحاكاة للمفهوم الاصلي حيث كانت جدران قالب السيليكون خط انابيب الاكسجين الوحيد وابطال تيارات الاكسجين الجوية بطريقة متتالية .وبالفعل نجحت هذه الدراسة في اثبات ان  السليلوز البكتيري يمكن ان يصبح نواة لمستنبتات ثلاثية الابعاد تفيد في مجال تجديد الانسجة والجراحات التجميلية وتعويض الجلد التالف لمرضي الحروق. واوضحت د علا ان تصميم اي جزء ثلاثي الابعاد في الطبيعي بيكون بمواد مثل البلاستيك او المعادن او بوليمرات الخ..و ممكن لا تكون مناسبة بالكامل للتطبيق..او ان اثرها البيئي يكون سيئ علي المدي البعيد ويلزم استبدالها بمواد صديقة للبيئة مثل السيليلوز وغيره.

المرحلة الثانية من العمل تمت في اسبانيا من خلال منحة ممولة من قطاع البعثات بوزارة التعليم العالي والبحث العلمي المصرية بمعهد برشلونة لعلوم المواد

وقد استغرقت عملية النشر حوالي ٣ اشهر وكان بها وجه من الصعوبة لأن المجلة المختارة مجلة مرموقة وتدقق جدا في المخطوطات الواردة لها، ومن جهة أخري فالطريقة التي قمنا بتقديمها كانت جديدة وليس لها سوابق يمكن القياس عليها بشكل شامل فالمراجعين كان عددهم كبير ومن دول كثيرة لكن بفضل الله بمجرد ما رجعنا لهم بتفسيراتنا اقروا مباشرة بصلاحية الدراسة للنشر

ما اوضحناه بالصور من تقليد ملامح وجه دمية او صوان أذن لنفس الدمية كان اثبات للطريقة اللي صممناها..وهذا يعني اننا نستطيع استغلال نفس الطريقة لكى نصنع اي “غرض” ثلاثي الأبعاد من السيليلوز الصافي

فقبل ذلك كان صعب توفير السيليلوز في اشكال فراغية..لكن الآن نستطيع استنساخ اجزاء من حياتنا اليومية بالسيليلوز البكتيري وتكون متينة وكمان صديقة للبيئة

و يشمل مجالات تطبيقية كتير مثل الصناعات الطبية وصناعات الأجهزة الإلكترونية (هواتف وتابلتس وسنسورز الخ) ومرشحات وتحلية المياة الخ

السيليلوز البكتيري كان يستخدم فيهم بالفعل لكن الآن كفاءة استخدامه هتزيد وفرص الاستعانة بيه كمان هتزيد لأنه بدأ ياخد شكل فراغي، وده بيدفع في اتجاه بيئي اكثر اخضرارا 

وعن الامل فى نجاح التجربة يقول د ابو الفتوح الحمد لله لحظة وضع المخطط المبدئي كنا معتمدين علي نتائج مبدئية سابقة بتوضح ان المخطط صحيح وان فعلا الطريقة الجديدة ستكون فعالة في اعطاء نتائج مرتفعة بتكلفة قليلة جدا مقارنة بتكاليف الطباعة ثلاثية الابعاد مثلا

و الدراسة مصممة اصلا حتى تستغني عن الطرق المكلفة اللي ممكن نكون نراها في معامل دول متقدمة وانها توصل لنتائج مقاربة بتكلفة لا تذكر لكن الموضوع مش مجرد تكلفة

البحث العلمي عموما محتاج عناصر كتير زي الخبرة و الانضباط و التكامل مع قطاعات موازية زي الصناعة والتجارة عشان منتجاته تظهر للمجتمع