العلماء يفككون إبر النحل لتطوير أجهزة طبية صغيرة

فهم تطور لسع النحل هو مثال رائع على كيفية إحراز تقدم من خلال معرفة المزيد عن الأنواع الحيوانية والنباتية الأخرى.

تمكن فريق من الباحثين من جامعة “نيو ساوث ويلز” الأسترالية من دراسة التركيب التشريحي الدقيق للإبر اللاسعة للنحل عبر استخدام تقنية التصوير التفكيكي ثلاثي الأبعاد، وتمكنوا من إعادة بنائها بمقاييس مكنتهم من دراستها بدقة، واستوحوا من تلك الدراسة إمكانية تصميم أجهزة طبية مصغرة غاية في الدقة للعمل داخل الجسم البشري.

وقد كشفت الدراسة -التي نشرت في دورية “آي ساينس”- عن الخصائص الفريدة لآلية الدفاع القوية للنحلة، بما في ذلك قدرة إبرة النحل اللاسعة على شق طريقها بشكل عميق داخل الجلد لضخ السم بعد اللسع.

التفكيك ثلاثي الأبعاد

ووفقا لما ورد على لسان الباحث الرئيسي، سريدار رافي في البيان الصحفي المنشور على موقع “فيز دوت أورغ” في 17 أغسطس/آب الجاري، فإن آلية التوصيل الذاتي للدغة النحل لها العديد من الخصائص التي يمكن أن تساعد الباحثين على تطوير أجهزة طبية صغيرة الحجم وذات حد أدنى من التدخل في المستقبل.

ووفق ما يقول رافي فإن التصوير ثلاثي الأبعاد عالي الدقة أعطى الباحثين رؤى جديدة هائلة حول وظائف إبرة النحل، وبسبب هذه الصور الأكثر وضوحا ودقة، اكتشف الباحثون فرصا محتملة لتصميم آلات الحفر الطبي الدقيق والمضخات الدقيقة وتوصيل الأدوية بشكل أكثر استهدافا، فضلا عن إمكانية لتطوير طرق آلات تثبيت محسنة تسمح للأجهزة الطبية أو الرقع اللاصقة بالتمسك بالجلد بدون الحاجة إلى مواد لاصقة كيميائية يمكن أن تسبب تهيجا أو تكون غير قابلة للتطبيق على الأسطح الرطبة، مثل تلك الموجودة داخل الجسم.

وقد أظهرت الدراسات السابقة أن لواسع النحل جيدة جدا في ثقب الجلد بأقل قوة، ولكن من الصعب جدا إزالتها بمجرد تركيبها، وهذه خاصية مفيدة للأجهزة الطبية التي تحتاج إلى إدخالها بدقة شديدة بدون الإضرار بالأنسجة المحيطة، كما يقول الدكتور رافي.

نماذج أولية

وقد أدت عمليات التفكيك ثلاثية الأبعاد أيضا إلى قيام فريق البحث بجامعة “نيو ساوث ويلز” في كانبيرا بتطوير نماذج أولية من الأجهزة التي تحاكي أعمال الثقب والضخ الفريدة من نوعها.

وقالت الدكتورة فيوريلا راميريز إسكيفيل، الباحثة الرئيسية في المشروع إن إبرة النحلة قادرة أولا على اختراق الجلد بدون التواء، وهي تقتضي تنسيق الانقباضات العضلية في جسم النحلة التي تؤدي إلى اللسع، وهذا يعني أنها تعمل بشكل أعمق في الأنسجة ليتم ضخ السم بسرعة وكفاءة.

وتضيف فيوريلا أن لاسع النحل صغير جدا (يبلغ طوله حوالي 2 مليمترا فقط) لذا كان على فريق البحث استخدام مجموعة من التقنيات لمراقبة الإبرة وفك شفرة وكيفية عملها.

وتقول “كانت تقنية التفكيك ثلاثي الأبعاد رائعة لأنها سمحت لنا بطباعة ثلاثية الأبعاد للإبرة بأكملها بمقياس أمكن للباحثين من خلاله تحريك جميع الأجزاء لمعرفة كيف تعمل معا، إضافة إلى التصوير عالي السرعة للإبر اللاسعة أثناء العمل، والذي مثل لهم تحديا كبيرا، لكنه كان مفيدا في فهم كيفية عملها”.

مثال للمحاكاة الحيوية

وكما يقول الباحثون فإن فهم تطور لاسع النحل هو مثال مهم على كيفية إحراز تقدم من خلال معرفة المزيد عن الأنواع الحيوانية والنباتية الأخرى. حيث إن لاسع النحل عبارة عن هياكل معقدة، مع العديد من المكونات المتحركة الفعالة بشكل لا يصدق فيما تفعله، وكلما نظر الباحثون في الأمر، وجدوا المزيد من التعقيدات المذهلة المتعلقة بكيفية قيامه بعمله.

يقول الباحثون إنهم متحمسون لإمكانيات ابتكار تصميمات مختلفة مستوحاة من الأحياء في الطب، فنظرا لأن التصنيع المتقدم يخطو خطوات كبيرة فيما يمكننا صنعه، فإن المواد الطبيعية مثل بشرة الحشرات -على سبيل المثال- ستصبح أكثر صلة بتصميم الروبوتات اللينة والأجهزة الدقيقة.