دگراندیشی در طراحی مکانیزمهای خودترمیمی: توجه به کارآیی به جای بازسازی کامل

moon_jelly_aurelia

اگر شما انگشت دست خود را ببرید، پوست دست شما شروع به تولید سلولهای تازه‌ای برای درمان محل زخم می‌کند. اگر گونۀ خاصی از مارمولک دم خود را از دست بدهد، فرایند بازسازی اندامها در بدن وی می‌تواند یک دم تازه برای او بسازد.

پژوهشگران به تازگی توانسته اند به مکانیزم اسرار آمیز بازسازی بدن گونۀ خاصی از عروس دریایی پی ببرند. این نوع بازسازی به صورت تغییر در محل قرار گرفتن اندامهای موجود برای دستیابی به تقارن کل بدن صورت می‌گیرد.

jellyfish-amputation-aurelia

در یک بررسی که بر روی یک عروس دریایی جوان که به دو بخش سه بازوئی و (پایین) و پنج بازوئی (بالا) تقسیم شده بود، مشخص شد که پس از دو روز از قطع شدن اندامها، هیچ کدام از دو بخش اقدام به بازسازی بازوهای قطع شده نکردند. بجای این کار، هر کدام از دو بخش، اندامهای خود را به صورت مکانیکی به شکلی جابجا کردند که تقارن محوری میان بازوهای باقی‌مانده رعایت شود. در شکل بالا از چپ به راست می‌توان وضعیت عروس دریایی را بلافاصله پس از قطع عضو، ۶ ساعت بعد، ۱۸ ساعت و نهایت ۵۰ ساعت پس از آن مشاهده کرد.

بسیاری از موجودات دریایی از جمله برخی از گونه های عروس دریایی، پس از وارد شدن صدمات قادر به بازسازی سریع اندامهای خود هستند. این ویژگی برای زنده ماندن آن‌ها بسیار مهم است. اگر یک لاک پشت دریایی یک عروس دریایی را گاز بگیرد، موجود آسیب دیده می‌تواند خیلی سریع سلولهای تازه‌ای را برای بازسازی اندام از دست رفته بسازد. در‌ واقع این موجود که hydra نام دارد و نوعی عروس دریایی است، در مطالعات مربوط به بازسازی اندامها به عنوان یک مدل اندامگان (organism) رایج استفاده می‌شود.

در دانشگاه Caltech، دکتر Lea Goentoro، استادیار زیست شناسی به همراه دانشجوی ارشد، Michael Abrams و Ty Basinger، همکار تحقیقاتی به مطالعه بر روی گونۀ دیگری از عروس دریایی به نام عروس دریایی ماه (moon jellyfish) با نام علمی Aurelia aurita علاقه‌مند بودند. این گروه سه نفره می‌خواستند دریابند که آیا عروس دریایی ماه نیز مانند hydra هنگام مواجهه با آسیب دیدگی رفتار مشابهی نشان می‌دهد یا خیر. آن‌ها مطالعۀ خود را بر روی مرحلۀ جوانی این‌گونه متمرکز کردند. زیرا در این مرحله ساختار بدن این موجود بسیار ساده است (یک بدنۀ گرد با هشت بازو) و هر گونه بازسازی اندام را می‌توان به راحتی مشاهده کرد. جزئیات این پژوهش را می‌توانید از اینجا بخوانید.
زیست ماده های شفابخش

دکتر Goentoro می گوید: «این پژوهش علاوه بر کمک به درک بهتر مکانیزمهای خود ترمیمی می‌تواند الهام بخش مهندسان برای طراحی زیست ماده های تازه باشد. روش متقارن سازی می‌تواند افق جدیدی را برای شیوۀ تفکر دربارۀ زیست ماده های طراحی شده برای ترمیم بگشاید. در این روش به جای تمرکز بر روی بازسازی دقیق ساختارهای فیزیکی، بر دستیابی به تقارنهای کاربردی تأکید می‌شود.»

وی ادامه می دهد: «سایر مکانیزمهای خود ترمیم نیازمند تکثیر و مرگ تعداد زیادی از سلولها هستند. این فرایندهای زیستی به راحتی قابل ترجمه به فناوریهای مهندسی نیستند. اما اعمال نیروهای مکانیکی به مواد خیلی راحتتر قابل انجام است. اخیراً مطالعات زیادی در این باره بر روی اندامگان (organisms) مختلف انجام شده است. به تازگی مشخص شده است که نیروهای مکانیکی نقش موثری در ایجاد و تنظیم عمل‌کرد بافتها بر عهده دارند. عملیات متقارن سازی در گونۀ Aurelia به جهت ساختار هندسی سادۀ آن، نمونۀ مناسبی از یک مدل سیستم برای مطالعۀ شیوۀ تأثیر نیروهای مکانیکی در فرایند ریخت زایی (morphogenesis) است.»

منبع: Futurity

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

ExosNews on Telegram

ما را در تلگرام دنبال کنید!

مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی

عضویت در کانال تلگرام
بستن