تعرف على الروبوت الصغير الهجين: تكنولوجيا مبتكرة صغيرة بحجم 10 ميكرون (بحجم خلية بيولوجية)
طور باحثون في جامعة تل أبيب روبوتًا صغيرًا هجينًا بحجم خلية بيولوجية واحدة (حوالي 10 ميكرون)، يمكن التحكم فيه والتنقل به باستخدام آليتين مختلفتين - الكهربائية والمغناطيسية. ويستطيع الروبوت الصغير التنقل بين الخلايا المختلفة في العينة البيولوجية، والتمييز بين أنواع الخلايا المختلفة، وحتى تحديد ما إذا كانت خلية سليمة أم خلية ميتة، ثم تحميل الخلية المطلوبة عليها وحملها لمزيد من التحليل. أو إدخال عقار أو جين أو عزله لإجراء التسلسل الجيني. ووفقا للباحثين، فإن هذا التطور قد يساعد في تعزيز البحث في المجال المهم "تحليل الخلية الواحدة"، وكذلك في التشخيص الطبي ونقل الأدوية والجراحة وحماية البيئة.
تم تطوير التكنولوجيا المبتكرة تحت قيادة البروفيسور جلعاد يوسفون من كلية الهندسة الميكانيكية וمن قسم الهندسة الطبية الحيوية في جامعة تل أبيب، بمشاركة زميل ما بعد الدكتوراه د. يو وو من جامعة تل أبيب، وكذلك الطالب سيون يعقوب وطالب ما بعد الدكتوراه د. أفو فو من التخنيون. تم نشر المقال في مجلة العلوم المتقدمة .
مستوحاة من السباحين البيولوجيين الصغار
يوضح البروفيسور جلعاد يوسيفون أن الروبوتات الدقيقة هي جزيئات اصطناعية صغيرة بحجم الخلية البيولوجية، يمكنها الانتقال من مكان إلى آخر والقيام بأعمال مختلفة (على سبيل المثال: التجميع الفعال للشحنات الاصطناعية أو البيولوجية) بشكل مستقل وفقًا لتخطيط مسبق، أو من خلال التحكم الخارجي من قبل المشغل أو إلى نظام التحكم في المكان. ووفقا له، فإن قدرة الحركة الذاتية للروبوتات الدقيقة (التي تسمى أحيانًا المحركات الدقيقة والجزيئات النشطة)، تم تصميمها مستوحاة من السباحين البيولوجيين الدقيقين، مثل البكتيريا وخلايا الحيوانات المنوية. وهذا مجال مبتكر يتطور بسرعة، مع مجموعة واسعة من الاستخدامات في مجالات مثل الطب والبيئة، وأيضًا كأداة بحثية.
"الهدف في المستقبل هو تطوير روبوتات صغيرة ستعمل أيضًا داخل الجسم - على سبيل المثال كحاملات فعالة للأدوية يمكن توجيهها بدقة إلى الهدف."
وكجزء من التطوير المبتكر، استخدم الباحثون روبوتًا صغيرًا لالتقاط خلية دم أو خلية سرطانية أو بكتيريا واحدة، وأظهروا أنه قادر على التمييز بين الخلايا ذات مستويات مختلفة من الحيوية - خلية سليمة، وخلية تالفة. عقار، أو خلية تموت أو تموت في عملية "انتحار" طبيعية (مثل هذا التمييز قد يكون مهمًا، على سبيل المثال، عند تطوير الأدوية المضادة للسرطان).
وأيضًا، بعد تحديد الخلية المطلوبة، تمكن الروبوت الصغير أيضًا من التقاطها وتوجيهها إلى مزيد من العلاج وتشخيص الأضرار التي لحقت بالخلية. هناك ابتكار مهم آخر في التكنولوجيا وهو تحديد الخلية المستهدفة دون الحاجة إلى تصنيفها: يحدد الروبوت الصغير نوع الخلية وحالتها (مثل مستوى الحيوان) من خلال آلية استشعار مدمجة تعتمد على الخصائص الفريدة للخلية. الخصائص الكهربائية.
البروفيسور يوسبون: "يضيف تطورنا الجديد طبقة مهمة لهذه التكنولوجيا، في جانبين رئيسيين: الدفع الهجين والملاحة بواسطة آليتين مختلفتين - الكهربائية والمغناطيسية، إلى جانب تحسين القدرة على تحديد خلية واحدة والتقاطها دون الحاجة إلى وضع العلامات، للاختبار المحلي أو الاسترجاع والنقل إلى أداة خارجية. تم إجراء هذا البحث على عينات بيولوجية في المختبر، ولكن النية في المستقبل هي تطوير روبوتات دقيقة ستعمل أيضًا داخل الجسم - على سبيل المثال كحاملات فعالة للأدوية يمكن توجيهها بدقة إلى الهدف.
ويوضح الباحثون أن آلية الدفع الهجين للروبوت الصغير لها أهمية خاصة في البيئات الفسيولوجية، مثل الخزعة السائلة. "إن الروبوتات الدقيقة التي تعمل حتى الآن بالاعتماد على آلية كهربائية، لم تكن فعالة في بيئات معينة تتميز بموصلية كهربائية عالية نسبيا، مثل البيئة الفسيولوجية، حيث يكون الدفع الكهربائي أقل فعالية. وهذا هو المكان الذي يمكن أن تلعب فيه الآلية المغناطيسية التكميلية، وهي فعالة للغاية بغض النظر عن التوصيل الكهربائي.
ويختتم البروفيسور يوسفون قائلاً: "في بحثنا، قمنا بتطوير روبوت صغير مبتكر يتمتع بقدرات مهمة تضيف طبقة كبيرة إلى المجال: الدفع الهجين والملاحة من خلال مزيج من المجال الكهربائي والمغناطيسي، فضلاً عن القدرة على التعرف على خلية واحدة والتقاطها ونقلها من مكان إلى آخر في بيئة فسيولوجية. هذه القدرات لها أهمية كبيرة لمجموعة واسعة من التطبيقات وأيضا للبحث. من بين أمور أخرى، قد تدعم التكنولوجيا المجالات التالية: التشخيص الطبي على مستوى الخلية الواحدة، إدخال الأدوية أو الجينات إلى الخلايا، التحرير الجيني، حمل الأدوية إلى وجهتها داخل الجسم، تنظيف البيئة من الجزيئات الملوثة، تطوير الأدوية، و تقنية "مختبر على جسيم" مصممة لإجراء التشخيص في أماكن لا يمكن الوصول إليها إلا بواسطة جزيئات المجهر.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
