تغطية شاملة

أنف حسام حايك الإلكتروني

الأنف الإلكتروني الذي طوره الدكتور حسام حايك من التخنيون قد ينذر بالسرطان في المراحل المبكرة كجزء من الفحوصات الروتينية.

بواسطة إيتان كرين

دكتور حسام حايك. التخنيون
دكتور حسام حايك. التخنيون

سيكون في عيادة طبيب الأسرة في المستقبل القريب جهاز بحجم الكمبيوتر المحمول. وبعد عدة أنفاس عبر الأنبوب البارز من الجهاز وبضع دقائق من الانتظار، سيتمكن الطبيب من الحصول على تقرير عن صحة الشخص بناءً على تحليل تجويف الفم. سيكون التقرير قادرًا على التحذير من إصابة الشخص بنوع معين من السرطان وحتى تحديد المرحلة التي وصل إليها المرض، وكل هذا قبل ظهور أي أعراض خارجية بوقت طويل. هذه هي الرؤية التي يعمل على تحقيقها الدكتور حسام حايك، من كلية الهندسة الكيميائية ومعهد راسل بيري لتقنية النانو في التخنيون، مع 22 باحثًا في مجموعته. ويقول الدكتور حايك في عيادته: "إن التشخيص المبكر للسرطان سيزيد بشكل كبير من إمكانيات العلاج وفرص الشفاء". وفي المستقبل البعيد، يأمل الدكتور حايك في تطوير جهاز يمكنه تشخيص العديد من الأمراض، سواء كانت سرطانية أو غيرها. ويتم حاليًا اختبار نموذج أولي لهذا "الأنف الإلكتروني" في قسم الأورام في مستشفى رمبام في حيفا. والمنشأة قادرة بالفعل على تشخيص السرطان في مراحل متقدمة والتمييز بين سرطان الرئة والقولون والثدي.

خطرت فكرة تطوير "أنف إلكتروني" يمكنه تشخيص الأمراض للدكتور حايك خلال أبحاث ما بعد الدكتوراه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتيك)، حيث بدأ التخصص في أجهزة استشعار الشم الإلكترونية. لكن أجهزة الاستشعار في ذلك الوقت لم تكن مناسبة للأغراض الطبية التي تتطلب حساسية ودقة كبيرة وبسعر معقول. عند عودته إلى إسرائيل وتأسيس مختبره في التخنيون، بدأ الدكتور حايك جهودًا للتغلب على العقبات التي تعترض تطوير أنف طبي إلكتروني. وكانت العوائق كثيرة وعالية: أولاً، كانت أجهزة الاستشعار التي كانت موجودة كبيرة وغير حساسة. يقول حايك: "يمكن للأنوف الإلكترونية المعتادة في كثير من الأحيان اكتشاف المواد بتركيز بضعة أجزاء في المليون (جزء في المليون)". "لكن تركيز المواد الموجودة في تجويف الفم، والتي تمكن من اكتشاف المرض، أصغر بما يتراوح بين 1,000 إلى 10,000 مرة، مما يعني أن تركيزها منخفض يصل إلى 0.1 جزء في المليار (ppb)." إن تصغير المستشعرات وزيادة حساسيتها تطلب من الدكتور حايك أن يتجه إلى الاتجاه التكنولوجي النانوي وأن يستخدم المهارات التي اكتسبها في مجال الإلكترونيات الجزيئية خلال بحثه في معهد وايزمان للعلوم ضمن المجموعة البحثية للبروفيسور ديفيد كان. يوضح هايك: "تسمح أجهزة النانو بحساسية أكبر، لأنها تسمح بمساحة سطحية كبيرة، وخصائص كهربائية محسنة، وخصائص بصرية وميكانيكية خاصة".

لكن الصعوبات لم تنتهي عند هذا الحد. تفرز الخلايا السرطانية والخلايا المريضة الأخرى مركبات معينة ومميزة. عندما يتم نقل هذه المركبات في مجرى الدم إلى الرئتين يتم طردها. لكن خصائصها الكيميائية تختلف كثيرًا عن خصائص المركبات التي عرفت أجهزة الاستشعار التقليدية كيفية اكتشافها. يقول هايك: "في حين أن معظم أجهزة الاستشعار النانومترية المتوفرة اليوم لا تجد صعوبة في اكتشاف المواد القطبية، مثل المتفجرات على سبيل المثال، فإن المواد التي نهتم بها ليست قطبية". "هذه مركبات عضوية متطايرة يصعب على أجهزة الاستشعار المتوفرة اليوم اكتشافها. وكان مقالنا الأول في هذا المجال أيضًا أول من وضع حجر الأساس للتعرف الإلكتروني على مثل هذه المواد باستخدام أجهزة استشعار نانومترية."

هذه الصعوبات تجبر مجموعة حيفا على تطوير جميع أجهزة الاستشعار الخاصة بها من 10 إلى 15. تم بناء أجهزة الاستشعار على أساس جسيمات نانوية، أو أسلاك نانوية، أو أنابيب نانوية كربونية، ترتبط بها الجزيئات العضوية التي تعمل كمستقبلات.

الأنف الإلكتروني مستوحى من حاسة الشم لدى الإنسان أو الكلاب. هناك فرق ملحوظ بين مستقبلات الجهاز العصبي أو جهاز المناعة ومستقبلات الأنف. ترتبط مستقبلات الجهاز العصبي بجزيئات معينة في آلية "المفتاح والقفل"، وبالتالي فهي قادرة على اكتشاف مواد معينة بمستوى عالٍ من الخصوصية. من ناحية أخرى، تقوم المستقبلات الأنفية بامتصاص المواد إليها عن طريق الامتزاز الفيزيائي الميكانيكي غير المحدد. ولكن بما أن هناك العديد من المستقبلات المختلفة في الأنف، فإن خريطة الامتصاص ليست موحدة. عندما نشم شيئا ما، على سبيل المثال الرائحة المتصاعدة من كأس من البيرة، يصل إلى أنفنا خليط يحتوي على أكثر من 700 مادة مختلفة. والأنف لا يميز بين جميع المواد، بل ينقل إلى الدماغ، عبر الجهاز العصبي، صورة امتصاص مكونات الخليط إلى المستقبلات المختلفة. فالدماغ المتخصص في التعرف على الأنماط، يتعرف على النمط، ويربطه بالذاكرة ويحدد: هذه بيرة وليست نبيذًا.

يعمل الأنف الإلكتروني بطريقة مماثلة: يحتوي الجهاز على مجموعة من أجهزة الاستشعار النانوية المتنوعة. يرتبط كل نوع من أجهزة الاستشعار بمركبات عضوية من نوع معين: الألكانات والكحولات والألدهيدات ومشتقات البنزين وغيرها. عندما ينفخ الشخص في الجهاز، ترتبط الجزيئات الموجودة في تجويف الفم بأجهزة الاستشعار الحساسة وتنقل إشارة كهربائية إلى شريحة كمبيوتر - "دماغ" الجهاز. يتم تحليل نمط الامتزاز الذي يصل إلى أجهزة الاستشعار بواسطة الشريحة، باستخدام خوارزميات الشبكة العصبية المتخصصة أيضًا في التعرف على الأنماط. إذا كان النمط يتطابق مع نوع معين من السرطان، والذي "تعلمت" الشريحة بالفعل التعرف عليه في البرمجة المبكرة، فإنها تعرض التشخيص.

وكما ذكرنا، فإن النموذج الأولي للأنف الإلكتروني القادر على تشخيص السرطان يخضع حالياً للاختبارات السريرية، وهو المجال الذي تعرض له هايك لأول مرة. بالنسبة لأولئك الذين يأتون من مجال الهندسة، فإن المواجهة مع الواقع البيولوجي والطبي ليست بسيطة، كما يقول هايك. وبعد أن يعمل الجهاز بشكل جيد في المختبر، تطرح الظروف الميدانية تحديات جديدة رائعة. اتضح أنه حتى الطريقة التي تتنفس بها تؤثر بشكل كبير على النتائج. يجب أخذ الاختلافات الجينية، والعادات الغذائية، والتغيرات الأيضية، وعادات التدخين، في الاعتبار قبل أن تتمكن المنشأة من العمل في الميدان.

وقد حظيت الأبحاث الرائدة التي أجراها الدكتور حسام حايك باعتراف دولي واسع النطاق. وفي عام 2006، فاز الدكتور حايك بمنحة ماري كوري للتميز من الاتحاد الأوروبي بمبلغ إجمالي قدره 1.73 مليون يورو، وهي أعلى منحة تُمنح على الإطلاق لباحث إسرائيلي واحد. وفي عام 2008، اختارت مجلة Technology Review، التي تصدر بالنيابة عن معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، إدراجه في قائمة TR35 - وهي قائمة أبرز 35 عالمًا شابًا في العالم. في المجمل، منذ أن بدأ عمله في التخنيون، حصل الدكتور حايك على 17 جائزة، بعضها أيضًا في مجال الإلكترونيات الجزيئية الذي يعمل فيه في نفس الوقت. يقول حايك: "إن الأنف الإلكتروني يتعرض للكثير من التعرض". "لكننا نتعامل أيضًا مع الأجهزة الكهربائية المصنوعة من مواد نانوية الحجم، وآليات التوصيل في الجزيئات المفردة، والتوصيل الكهربائي للجزيئات العضوية المفردة."

كيف يمكن التنافس في العالم بهذا المستوى من النجاح؟ يقول هايك: "عندما يكون لديك مثل هذا الفريق الرائع". "يمكننا المضي قدما. يضم فريقنا بعضًا من ألمع طلاب الماجستير والدكتوراه. لكن أصعب شيء هو الحصول على أفضل مستندات ما بعد الدكتوراه. وللقيام بذلك، يجب أن يُعرض عليهم برنامج بحثي جذاب للغاية، ورواتب أعلى بكثير من تلك المقدمة في أمريكا..."

تعليقات 19

  1. أيها الناس، بعض التعليقات محرجة وتجعلني أتحرك بشكل غير مريح في كرسيي، وكما يمكنكم أن تفهموا، فأنا أعبر عن نفسي بلطف شديد
    فمن ناحية، الشخص الذي، بدلاً من أن يتوق إلى السعادة، يملأ قلبه بالأمل لهؤلاء الأشخاص الأعزاء، أمهات وآباء وأطفال صغار، الذين سينجو من هذا المرض اللعين الذي ليس له أي أثر للعنصرية، لأنه لا يفرق بين الجنس والعرق والدين والجنسية، يهتم بمن يأتي بهذه الهدية ويشكك في تعليمه الفكري القائم على عقيدته.، أفهم أنه ليس لديك أي فكرة أو علم عن نوعية الهيئات البحثية التي هو فيها درس تجربة أو بحث في الخارج وأيضا في بلادنا، من ناحية أخرى، شخصان يبدوان (لمراقب خارجي مثلي) مهتمين بالمرحلة ولا يهم مكان وجودها لأنه لا توجد إشارة إلى المقال نفسه إطلاقاً ولكن كوسيلة وما يسمح لهم بالتصادم والتصادم مع بعضهم البعض عندما يكونون مليئين بالغطرسة والكبرياء، قال الحكماء من جانبي إذا لم يكن لديك ما تقوله فاصمت يا صاحب الحق لإيجاد حل لهذا اللعين مرض.

  2. يهودا:
    إذا كنت تريد فقط قراءة هذه الإجابة مرة أخرى، فلماذا قلت إنني مراوغ دائمًا؟
    اجابتي هي:
    لأنك لا تقول الحقيقة دائماً
    أنت لا تقول الحقيقة أيضًا عن طريق تحريف كلماتي.
    لم أقل أننا نضيف مادة لأننا نحب المادة ولا أعرف من أين حصلت على ذلك. قلت نضيف مواد لأنه عند إضافة المواد يتم حل المشكلة.
    وفي الشروحات التي قدمتها لكم مرات عديدة في الماضي، فصّلت وشرحت لكم أيضًا أن هذه الطريقة -وهي إضافة مادة لا نستطيع رؤيتها- ليست منطقية فحسب، بل أثبتت نفسها أيضًا مرات عديدة وهناك العديد من النجوم - سواء في النظام الشمسي أو خارجه - والتي تم اكتشافها باستخدام هذه الطريقة بالضبط.
    لا يتعلق الأمر بخلق شيء من لا شيء، ولكن - كما وضحنا في الماضي - طريقة أخرى لاكتشاف ما هو موجود - طريقة قررت أن ترفضها رغم أنها نجحت مرات عديدة ولم تفشل أبدًا.
    أكرر وأعلن - للمرة الألف - أن كل النظريات التي أتقبلها (والمجتمع العلمي عمومًا) هي دائمًا (بل دائمًا! بلا خالق عمومًا!) هي النظريات الأكثر قبولًا التي كان عليها المجتمع العلمي. القدرة على إيجاد بين النظريات التي تتفق مع النتائج. وبما أن هذا هو الحال دائمًا، فبمجرد العثور على نظرية تشرح النتائج بشكل أفضل، لن يكون هناك عالم سيفهمها ولن يفضلها على النظرية الموجودة.
    وكما ذكرنا - لقد سبق أن أخبرتكم بهذا في الماضي، بل إنني فعلت ذلك بمبادرة مني ودون أن تطرحوا السؤال، لذا فإن طرح السؤال والتشكيك في هذه النقطة ليس أيضًا كلامًا مباشرًا.

  3. الى العزيز مايكل
    أردت فقط أن أسمع هذا الهراء مرة أخرى:-
    "اتضح أن أبسط طريقة لحل المشكلة هي تغيير النظرية حول كمية المادة في المجرات، وليس عن طريق تغيير الجاذبية." نهاية الاقتباس.
    أعني، في رأيك، أننا نضيف المادة إلى المجرة، ليس بسبب الجاذبية ولكن... ببساطة لأننا نحب المادة؟؟.. إذن أليس من الأفضل أن نضيف الشوكولاتة؟، كلنا نحب الشوكولاتة وحقيقة يا صديقي. حفيدتي لن تسمح لي أن أتجادل معك بشأن ذلك
    يا عزيزي، لقد أضفت المادة فقط من أجل الجاذبية!، وهو ما لا يناسب نيوتن!، وليس لأي خاصية أخرى!، ولذلك قمت بعمل لا ينبغي القيام به. نقطة.
    خاصة عندما يتطلب الأمر منك أيضًا إنشاء الطاقة المظلمة لتبرير التوسع المتسارع للكون.

    ويبقى السؤال هل يجوز أن تفعل "العمل الذي لن يعمل" لأنه ليس لديك حل أفضل؟
    حسنًا، من الصعب علي أن أجيبك، على الأقل أنت تفهم أنه في رأيك هو الأسوأ على الإطلاق. أحاول أن أصدق أنك إذا رأيت حلاً أفضل فسوف تهمل الكتلة المظلمة.
    أو ربما أكون مخطئا في ذلك أيضا؟

    يوم جيد للجميع
    سابدارمش يهودا

  4. يهودا:
    هل تريد أن تخبرني أنني خدعت نفسي وأنه على الرغم من أنني أعطيتك الإجابة عدة مرات إلا أنك لا تزال لا تعرف ذلك؟
    جيد. لن أتجادل معك. ربما كنت حقا لا تعرف.
    لذا سأجيب على سؤالك، ولكن أعلمك أن هذه هي المرة الأخيرة - ليس فقط لأن السؤال المتكرر يزعجني، ولكن لأن أسئلتك دائماً تكون مصحوبة بافتراءات لا معنى لها بل وأكثر إزعاجاً.
    الآن سيكون عليك حفظ الإجابة.
    لا يوجد تعارض بين نظرية الجاذبية وما يحدث في المجرات الحلزونية.
    التعارض مع ما يحدث في المجرات الحلزونية ينشأ من الجمع بين نظرية الجاذبية وتقدير كمية الكتلة في هذه المجرات، وبالتالي فإن إحدى هاتين النظريتين – إما نظرية الجاذبية أو تقدير كمية المادة - غير صحيح.
    وتبين أن أبسط طريقة لحل المشكلة هي تغيير النظرية المتعلقة بكمية المادة في المجرات، وليس تغيير الجاذبية.
    هذه ليست الطريقة الأبسط فحسب، ولكن حتى يومنا هذا لم يتم العثور على طريقة أخرى لأنه لم يتم العثور على أي تغيير في نظرية الجاذبية من شأنه أن يفسر هذه الظاهرة.
    كابيش؟!
    الآن اكتبها في مكان ما وفي نفس المكان مكتوب أيضًا أنك تعلم أنني أعرف الإجابة وأعطيتها لك وأنني لا أتهرب أبدًا.

  5. إلى مايكل
    ماذا تفعل يا حميد تتهرب من الإجابة عندما تجد في كلامك تناقضا، ما "غير صحيح"؟، ما "طبعا"؟، في كلامك تناقض. اشرح لها
    يعرف الجميع كيف يرددون كلمات الفيلسوف بوبر بأن النظرية هي التي تقف قبل أن يتم دحضها، لكن لا أحد يجرؤ على دحض النظريات حقًا حتى عندما "تصرخ" التجربة بأنها كذلك.
    لذلك هذا ما أعرفه. وعندما يتم دحض نظريتي يتم دحضها. نقطة.
    مساء الخير
    سابدارمش يهودا

  6. يهودا:
    ليس صحيحًا بالطبع، لكن من الواضح بالنسبة لي أنك تعرف ذلك ولا يمكنك التفوق على المستهلك.

  7. إلى مايكل

    ما الفائدة من استخدام الجمل المفجرة وعدم استخدامها في النهاية؟
    هناك تعارض بين نظرية الجاذبية والحقيقة التي نراها في المجرات الحلزونية، لذلك…. لماذا لا تقف عند كلامك وتعلن أن الخطأ في النظرية ولماذا ترفض تغيير الواقع بكميات هائلة من الكتلة السخيفة والغامضة الغامضة دون أن تعلن تعطل نظرية الجاذبية؟؟

    وأما المعلقين الآخرين المرضى بمرض العنصرية فلابد أن أشير إلى أن مكانك ليس في موقع العلم ومرضك الإنساني لا يحتاج إلى أنف الدكتور حسام حايك لغرض الكشف عن أن رائحة العنصرية تنبعث منكم في كل مكان.
    رحم الله الدكتور حسام حايك.
    وآمل أن تكون جائزة نوبل في انتظارك عند الباب.
    مساء الخير
    سابدارمش يهودا

  8. بيع:
    عندما يكون هناك تعارض بين أوصافي والواقع، فالخطأ في النظرية وليس في الواقع.
    هذا هو جوهر العلم ولهذا السبب يتم إجراء التجارب فيه بهدف دحض النظريات.
    وبما أنك واجهت للتو حقيقة من الواقع تتعارض مع نظريتك العنصرية، فنحن نرحب بك للتخلي عنها بمتعة.

  9. عالم عربي؟! فكيف يمكن أن يتواجد هذان الاثنان في شخص واحد...؟1

    عالم غريب…

  10. جوناثان:
    أنت من النوع الذي يعتبر كل شيء دليلاً على وجود الخالق.
    لذلك لا فائدة من ذكر ذلك في كل مرة.

  11. وملاحظة أخرى لجوناثان،

    الدكتور حسام حايك مسيحي وليس مسلما، ولكن حتى ذلك لا ينبغي أن يغير شيئا ونصف من الإنجاز الذي وصل إليه، وهو الإنجاز الذي يمكن أن يسمح لجميع البشر بغض النظر عن العرق والدين والجنس أن يساعدهم على الشفاء من هذا المرض المظلم

  12. جوناثان،

    أنت تفترض افتراضًا عرضيًا دون أي إثبات ("قد يكون الطبيب من أصل يهودي...")
    ثم يستشهد ببعض الآيات دون صلة
    وفي النهاية يخلص إلى أن هناك رقابة عليا... هيا

    نحن موقع علمي وغير سياسي وغير عنصري، فأرجو أن لا تسمحوا لنا بهذا النوع من التأملات

  13. مقالة سعيدة.
    أتمنى بشدة أن يأتي يوم من الأيام، في نهاية الزمان، أن يأخذ أهل الدكتور الفاضل قدوة منه، ويكرسوا طاقتهم الكبيرة للأنشطة المفيدة والمنقذة للحياة بدلاً من قتل التعصب الديني والكراهية والحروب، التي هي عزيز جدًا عليهم.
    ومن ناحية أخرى، فمن الممكن أن يكون هذا الطبيب من أحفاد اليهود الذين أجبرهم الفاتح العربي على اعتناق الإسلام.
    كما تقول الآية: "ويكون رجلاً وحشياً، يده في كل شيء ويده في كل شيء". من المدهش مدى دقة الأشياء المكتوبة في سفر التكوين، حتى بعد 3000 عام.
    إنه يجعلني أعتقد أنه بعد كل شيء، وعلى الرغم من كل المنتقدين، فإن العناية الإلهية العليا موجودة.

ترك الرد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها *

يستخدم هذا الموقع Akismat لمنع الرسائل غير المرغوب فيها. انقر هنا لمعرفة كيفية معالجة بيانات الرد الخاصة بك.