شناسایی پروتئین‌هایی که به ترمیم عضلات آسیب‌دیده کمک می‌کند

به گزارش خبرنگار ایمنا، یک زیست‌حسگر جدید مبتنی بر کربن که بر سه چالش مهم غلبه کرده است، می‌تواند رباتیک قابل کنترل با مغز را متحول کند.

گروهی از محققان دانشکده مهندسی و فناوری اطلاعات دانشگاه فناوری "سیدنی" یک حسگر زیستی جدید ایجاد کرده‌اند که به پوست صورت و سر می‌چسبد تا سیگنال‌های الکتریکی ارسال شده توسط مغز را تشخیص دهد. سپس این سیگنال‌ها به دستوراتی برای کنترل سیستم‌های رباتیک مستقل ترجمه می‌شوند.

این زیست‌حسگر جدید بر سه چالش اصلی حسگرهای زیستی مبتنی بر گرافن از جمله خوردگی، دوام و مقاومت در برابر تماس با پوست غلبه کرده است. این به لطف ساختار این حسگر است که از لایه‌های زیادی از کربن بسیار نازک و بسیار قوی تشکیل شده است که مستقیماً روی یک بستر سیلیکون کاربید روی سیلیکون بنا شده است.

"فرانچسکا یاکوپی" که این زیست‌حسگر را با همکارانش توسعه داده است، اظهار کرد: ما توانسته‌ایم بهترین گرافن را که بسیار زیست سازگار و بسیار رسانا است، با بهترین فناوری سیلیکونی ترکیب کنیم که حسگر زیستی ما را برای استفاده بسیار انعطاف‌پذیر و قوی می‌کند.

ابتدا اجازه دهید یک قدم به عقب برگردیم و حسگرهای زیستی را تعریف کنیم. حسگر زیستی دستگاهی است که فرآیندهای بیولوژیکی یا شیمیایی را با تولید سیگنال‌هایی متناسب با غلظت آنالیت در واکنش اندازه‌گیری می‌کند و در نتیجه بیماری‌ها را تشخیص می‌دهد. این حسگر امکان مدیریت و درمان مناسب را فراهم می‌کند.
گرافن معمولاً در توسعه حسگرهای زیستی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

با این وجود، محدودیت‌هایی نیز دارد، زیرا بسیاری از این دستگاه‌ها برای کاربردهای یک‌بار مصرف طراحی شده و در صورت تماس با عرق بدن و سایر انواع رطوبت روی پوست، مستعد جدا شدن، تخریب و از کار افتادن است.

در مقابل اما حسگر زیستی محققان استرالیایی را می‌توان برای دوره‌های طولانی استفاده کرد و چندین بار مورد استفاده مجدد قرار داد و نشان داده که حتی در محیط‌های بسیار شور نیز نتایج بی‌سابقه‌ای ارائه داده است.

دستگاه ضد خر و پف ساخته شد

یک دستگاه جدید که هنگام خواب درون دهان قرار می‌گیرد، می‌تواند به شب‌های بی‌خوابی ناشی از خر و پف کردن و خرناس کشیدن پایان دهد.

یک خواب شبانه با کیفیت برای سلامتی و آمادگی ذهنی افراد حیاتی است و آن دسته افرادی که در خواب، خر و پف می‌کنند، ممکن است خود یا دیگران را از این استراحت ضروری محروم کنند و نکته اینجا است که کمبود خواب با کیفیت در نهایت می‌تواند در درازمدت مشکلات شدیدتری ایجاد کند.

اکنون یک دستگاه ضد خر و پف موسوم به "وایتال اسلیپ"(VitalSleep) که با یک سیستم تنظیم خودکار که ثبت اختراع شده است، دقیقاً روی دندان‌ها قرار می‌گیرد و با باز کردن راه‌های هوایی و بهبود تنفس در هنگام خواب، کمک می‌کند تا دیگر خر و پف نکنید.

با جریان آزاد هوا در مجاری تنفسی در هنگام خواب، سطح راحتی کاربر افزایش می‌یابد و محیطی سالم و شرایطی مطلوب ایجاد می‌شود که به کاربران کمک می‌کند خواب با کیفیتی را که می‌خواهند، تجربه کنند.

"وایتال اسلیپ" که ساخت ایالات متحده است و از مواد درجه یک پزشکی، ضد حساسیت، بدون "بیفونل ای"(BPA) ساخته شده است، توسط سازمان غذا و داروی آمریکا(FDA) تأیید شده است.

این دستگاه به شکل سازگار و خودتطبیق با قالب دندان‌های کاربر سازگار می‌شود تا هیچ گونه احساس ناراحتی ایجاد نکند.

برای استفاده از این دستگاه باید ابتدا آن را در آب داغ قرار داد تا برای استفاده آماده شود. سپس کاربر آن را در دهان خود می‌گذارد و اجازه می‌دهد تا با فک و دندان‌ها هماهنگ شود.

"وایتال اسلیپ" پس از هماهنگی با فک و دندان‌ها، جریان یافتن هوا را از داخل دهان میسر می‌کند و یک خواب با کیفیت برای کاربر به ارمغان می‌آورد.

این دستگاه دارای یک کیف نگهدارنده برای نگهداری و همراه داشتن در سفر است.

بافت‌های چاپ ۳ بعدی که می‌توان در فریزر نگهداری کرد

پژوهشگران آمریکایی در بررسی جدید خود نشان داده‌اند که می‌توان بافت‌های چاپ سه‌بعدی را با کمک روش‌های نگهدارنده سرما، در فریزر ذخیره کرد تا هنگام نیاز مورد استفاده قرار بگیرد.

یکی از موانع اصلی بررسی گسترده و استفاده بالینی از بافت‌های سه‌بعدی، ماندگاری کوتاه آنها است که امکان دارد بین چند ساعت تا چند روز باشد. در مورد پیوند عضو، بافت ساخته شده با چاپ سه‌بعدی باید به سرعت به محل مورد نیاز منتقل شود؛ در غیر این صورت دوام نخواهد داشت.

پژوهشگران "بیمارستان زنان و بریگهام"(BWH) و "مدرسه پزشکی هاروارد"(Harvard Medical School)، ترکیب چاپ زیستی سه‌بعدی با روش‌های نگهدارنده سرما را به کار گرفتند تا بافت‌هایی را ایجاد کنند که می‌توان آنها را در فریزر در دمای منفی ۱۹۶ درجه سلسیوس نگه داشت و سپس در عرض چند دقیقه، آنها را برای استفاده فوری گرم کرد.

"شرایک ژانگ"(Shrike Zhang)، مهندس زیست‌پزشکی بیمارستان زنان و بریگهام و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: در مورد چاپ زیستی معمولی، اساساً هیچ ماندگاری وجود ندارد. اندام تولید شده با این روش، فقط چاپ می‌شود و سپس مورد استفاده قرار می‌گیرد. با روش "کرایوبیوپرینتینگ"(Cryobioprinting) می‌توان اندام را چاپ کرد و تا زمان مورد نظر در حالت یخ‌زده نگه داشت.

استفاده از چاپ‌زیستی سه‌بعدی برای ایجاد بافت مصنوعی انسان، برای نخستین بار بیست سال پیش ظاهر شد. در این روش، مانند چاپ سه‌بعدی معمولی، جوهر لایه به لایه و از طریق یک نازل، روی قالب از پیش تعیین‌شده قرار می‌گیرد.

در چاپ زیستی، جوهر معمولاً از چارچوبی شبیه به ژلاتین تشکیل می‌شود. کرایوبیوپرینتینگ به همین صورت عمل می‌کند، با این تفاوت که چاپ مستقیماً روی یک صفحه سرد انجام می‌گیرد که در دمای تا منفی ۲۰ درجه سلسیوس نگهداری و بافت‌ها پس از چاپ، بلافاصله به شرایط برودتی برای نگهداری بلند مدت منتقل می‌شود.

چاپ در دماهای پایین، این مزیت را دارد که به کمک آن می‌توان شکل‌های پیچیده‌تری نسبت به روش‌های چاپ زیستی سنتی ایجاد کرد.

ژانگ ادامه داد: جوهر زیستی در عرض چند میلی ثانیه پس از رسیدن به صفحه سرد، منجمد می‌شود؛ بنابراین زمانی برای از دست دادن شکل ابتدایی خود ندارد. سپس می‌توان لایه‌ها را روی هم قرار داد تا نهایتاً یک ساختار سه‌بعدی مستقل ایجاد شود که می‌تواند وزن خود را تحمل کند.

استفاده از دماهای برودتی می‌تواند محدودیت‌های مربوط به انواع جوهر زیستی را برطرف کند. در روش‌های چاپ زیستی مرسوم، جوهر زیستی باید چسبناک باشد تا شکل خود را حفظ کند، اما در دمای پایین‌تر، بیشتر سیالات به طور طبیعی چسبناک‌تر است.

شناسایی پروتئین‌هایی که به ترمیم عضلات آسیب‌دیده کمک می‌کند

پژوهشگران آمریکایی در بررسی جدید خود به شناسایی دو پروتئین پرداخته‌اند که می‌توانند به ترمیم عضلات آسیب‌دیده کمک کند.

گروهی از پژوهشگران توانسته‌اند پروتئین‌هایی را شناسایی کنند که برای ترمیم عضلات اسکلتی پس از جراحت حاد و آسیب‌های ناشی از "دیستروفی ماهیچه‌ای دوشن"(DMD) ضروری است.

عضلات اسکلتی که استخوان‌ها را به هم متصل می‌کنند و به انسان امکان حرکت می‌دهند، ۵۰ تا ۷۵ درصد از کل پروتئین‌های بدن را در بر دارد.

عضلات اسکلتی نه تنها فراوان‌ترین و پویاترین بافت بدن انسان است که برای حرکت و تنفس ضرورت دارد، بلکه تمام متابولیسم بدن را نیز کنترل می‌کند، بنابراین هنگامی که عضلات اسکلتی به واسطه تروما یا بیماری‌های دژنراتیو آسیب ببیند، ممکن است شرایط پیچیده شود.

"آشوک کومار"(Ashok Kumar)، از پژوهشگران این پروژه گفت: ما دریافتیم پروتئین "IRE۱" که روی غشای شبکه آندوپلاسمی قرار دارد و همچنین پروتئین "XBP۱"، برای ترمیم کارآمد عضله اسکلتی پس از جراحت و آسیب ناشی از دیستروفی ماهیچه‌ای دوشن، مهم است.

درک مکانیسم‌های ورای بازسازی عضلات اسکلتی، در توسعه روش‌های جدید برای درمان انواع اختلالات ژنتیکی و اکتسابی دژنراتیو عضلانی، ضروری است.

کومار ادامه داد: ما دریافتیم که ترمیم عضلات اسکلتی در مدل‌های آزمایشی که پروتئین IRE۱ یا XBP۱ از عضله اسکلتی آنها حذف شده، به طور قابل توجهی کاهش یافته است. این پروتئین‌ها به واسطه افزایش تکثیر سلول‌های بنیادی عضلانی، از ترمیم عضلات اسکلتی حمایت می‌کنند. حذف IRE۱ از عضلات اسکلتی، فراوانی سلول‌های بنیادی عضلانی را کاهش می‌دهد و امکان بروز دیستروفی عضلانی را بالا می‌برد.

پژوهش‌هایی که در آزمایشگاه کومار در حال انجام شدن هستند، به بررسی این موضوع می‌پردازند که آیا فعال‌کننده‌های دارویی IRE۱ و XBP۱ که اخیراً توسعه یافته‌اند، می‌تواند ترمیم عضلات اسکلتی را پس از آسیب حاد و سایر بیماری‌های دژنراتیو عضلانی بهبود ببخشد.

حسگرهای زیستی جدیدی که میزان سمی بودن داروها را تشخیص می‌دهد

پژوهشگران استرالیایی و آمریکایی، حسگرهای زیستی جدیدی ابداع کرده‌اند که می‌توانند میزان سمی بودن داروها را تشخیص دهند.

پژوهشگران استرالیایی، حسگرهای زیستی جدیدی ابداع کرده‌اند که واکنش‌های رنگی یا الکتریکی را در مورد داروهای سرطان، التهاب مفصل و پیوند اعضا نشان می‌دهد.

این گروه پژوهشی وابسته به "سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی همسود"(CSIRO) با همکاری "دانشگاه کلارکسن"(Clarkson University) آمریکا، روش خود را برای ساخت حسگرهای زیستی مولکولی کوچک نشان داده‌اند. این حسگرها، پروتئین‌های مصنوعی هستند که برای درک نشانگرهای زیستی و ارائه واکنش‌های قابل اندازه‌گیری طراحی شده است.

حسگرهای زیستی در دو آزمایش جداگانه، برای اندازه‌گیری دقیق داروهای سرکوب‌کننده ایمنی موسوم به "سیکلوسپورینA" (cyclosporine A)، "تاکرولیموس"(Tacrolimus) و "راپامایسین"(Rapamycin) و همچنین، داروی ضد سرطان "متوترکسات"(Methotrexate) به کار رفتند که برای کاهش میزان سمی بودن و آسیب رساندن به اندام، به نظارت دقیق نیاز دارد.

"کریل الکساندروف"(Kirill Alexandrov)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: حسگرهای زیستی پروتئینی با فراهم کردن امکان انجام دادن آزمایش‌های پیچیده روی تجهیزات آزمایشگاهی ارزان‌تر و دستگاه‌های جدید می‌تواند به گسترش مراقبت از بیماران کمک کند.

وی افزود: پروتئین‌ها، هسته اصلی تشخیص‌هایی به شمار می‌روند که به شدت به پردازش آزمایشگاه مرکزی متکی است. حسگر زیستی، انجام دادن آزمایش‌هایی مانند نظارت بر دارو را روی تجهیزاتی که پیچیدگی کمتری دارند و احتمالاً در آزمایشگاه‌ها و بیمارستان‌های کوچک هر منطقه یا نواحی دورافتاده یافت می‌شود، امکان‌پذیر می‌سازد.