آشنایی کامل با کاربردهای تار عنکبوت در پزشکی (2 نکته مهم)
“`html
تار عنکبوت در پزشکی
تار عنکبوت یکی از قوی‌ترین و بادوام‌ترین مواد طبیعی است.
یک گروه از مهندسان زیستی روشی نوین برای استفاده از قدرت ابریشم عنکبوت در ترمیم شکستگی‌های استخوان پیدا کرده‌اند.
تار عنکبوت شامل رشته‌های پروتئینی است که توسط عنکبوت‌ها بافته می‌شود.
این پروتئین غنی از آمینو اسیدهای آلانین و گلیسین است.
بخش عمده‌ای از رشته‌های این پروتئین به شکل صفحات بتا مرتب شده‌اند. این صفحات در زمینه‌ای از رشته‌های آمینو اسید به صورت صفحات آلفا قرار گرفته‌اند.
مارپیچ‌های آلفا به صورت نامنظم با هم پیچیده شده‌اند و این بی‌نظمی باعث خاصیت کشسانی تار می‌شود.
یکی از ویژگی‌های جالب تار عنکبوت این است که مقدار زیادی نمک و مواد ضد باکتری و ضد قارچ دارد که از آن در برابر حملات باکتری‌ها و قارچ‌ها محافظت می‌کند.
ابریشم عنکبوت پروتئینی است که توسط عنکبوت تولید می‌شود.
عنکبوت از ابریشم خود برای بافتن تارهایی استفاده می‌کند که می‌توانند به عنوان خانه یا دیگر سازه‌ها برای شکار دیگر موجودات یا ساخته شدن تار و پیله برای بچه‌هایشان به کار روند.
برخی از عنکبوت‌های کوچک تار خود را مثل بالون به کار می‌برند و اجازه می‌دهند باد آن را بلند کند و حرکت کند. این روش یکی از راه‌های جابجایی آنهاست.
گفته شده که ملوانان در کشتی‌های خود عنکبوت‌هایی دیده‌اند که در میانه دریا به آنها نزدیک شده‌اند.
این ابریشم مخصوص که عنکبوت‌ها برای بالون استفاده می‌کنند، “گاسامر” نام دارد. در برخی از موارد، عنکبوت‌ها از ابریشم خود به عنوان منبع غذایی هم استفاده می‌کنند.
در ادامه، چند کاربرد تار عنکبوت در زمینه پزشکی معرفی شده است.
استفاده از تار عنکبوت در پزشکی
1- تولید میکروکپسول با تار عنکبوت
محققان آلمانی و سوییسی با استفاده از ابریشم عنکبوت مصنوعی میکروکپسول‌هایی تولید کرده‌اند که می‌توانند برای انتقال واکسن‌ها به سلول‌های ایمنی در مبارزه با تومورهای سرطانی استفاده شوند.
پروفسور «کارل بورکین»، که در زمینه ایمنی درمانی ضد تومور تخصص دارد، می‌گوید:
تار عنکبوت باعث ایجاد التهاب یا واکنش بد در سیستم ایمنی نمی‌شود و طبق تحقیقات ما، این میکروذرات می‌توانند دماهای بالای 100 درجه سانتی‌گراد را برای ساعت‌ها تحمل کنند.
در کشورهای در حال توسعه، نگهداری واکسن‌ها در دمای مناسب همیشه یک چالش است، اما استفاده از الیاف تار عنکبوت می‌تواند به حل این مشکل کمک کند.
2- استفاده از تار عنکبوت برای ترمیم استخوان
در حال حاضر، یک تیم از دانشگاه “کانکتیکات” از فیبرهای ابریشم برای ایجاد یک کامپوزیت زیست‌تخریب‌پذیر جدید استفاده کرده که به عنوان ترمیم استخوان‌های بزرگ و حامل، مانند استخوان‌های پا طراحی شده است.
محققان امیدوارند که این ابداع بتواند مشکلات مربوط به ترمیم استخوان‌های اساسی را کاهش دهد.
بسیاری از پزشکان برای ثابت نگه داشتن و ترمیم استخوان‌های شکسته از پیچ‌ها و صفحات فلزی استفاده می‌کنند.
اما بعضی از فلزات ممکن است یون‌هایی را به بافت‌ها انتقال دهند و این موضوع می‌تواند عوارض جانبی بیشتری از خود شکستگی به همراه داشته باشد.
پروفسور “می وی” (Mei Wei)، استاد دانشگاه “کانکتیکات”، قصد دارد این مشکلات را برطرف کند و از دانش مهندسی پزشکی خود در این زمینه استفاده کرده است.
او از پروتئینی به نام “فیبروین” (fibroin) بهره‌برداری کرده است.
“““html
که در اکثر ابریشم عنکبوت‌ها یافت می‌شود و یک پروتئین نامحلول است که به عنکبوت‌ها کمک می‌کند تا ابریشم بسیار محکم و با قابلیت کشسانی بالا تولید کنند، استفاده شده است.
اختراع او تحسین همکارانش را جلب کرده و او مطمئن است که همکارانش می‌توانند نوآوری او را گسترش دهند.
او می‌گوید: محصول ما واقعاً از قدرت و انعطاف‌پذیری بالایی برخوردار است، اما ما احساس می‌کنیم که هنوز جای پیشرفت بیشتری وجود دارد و می‌توانیم این محصول را بهبود دهیم.
فیبروین ابریشم در پروژه‌های دیگری نیز کاربرد داشته است. در سال 2016، از آن برای افزایش طول عمر میوه‌ها به عنوان یک پوشش خاص غذایی استفاده شده است.
همچنین به دلیل سازگاری خوبی که با سلول‌های پستانداران دارد، برای بازسازی بافت نیز به کار رفته است.
در حالی که جامعه پزشکی سال‌هاست که از توانایی فیبروین ابریشم آگاه است، “وی” و تیمش اولین افرادی هستند که اقدام به ساخت یک کامپوزیت پلیمری متراکم با ساختارهای پروتئینی کرده‌اند.
“وی” می‌دانست که برای موفقیت پروژه، نیاز به ساخت بهترین دستگاه بهبوددهنده دارد که بتواند روش‌های سنتی ترمیم استخوان را به ویژه برای استخوان‌های حرکتی به چالش بکشد.
یکی از بهترین ویژگی‌های فیبروین ابریشم در مقایسه با یک صفحه فلزی در شکستن پا این است که این کامپوزیت پس از یک سال از نصب در محل شکستگی، شروع به جذب شدن می‌کند و پس از جوش خوردن استخوان و بهبودی کامل، نیازی به جراحی دیگری برای برداشتن آن نیست.
3- بازسازی عصب‌های آسیب‌دیده توسط تار عنکبوت
یکی از مهمترین کاربردهای ابریشم عنکبوت کمک به بهبودی افراد معلول است.
محققان اتریشی در حال بررسی این هستند که چگونه می‌توان از الیاف بسیار مقاوم عنکبوت «گردباف» تانزانیایی برای درمان چند نوع آسیب‌های عصبی استفاده کرد.
این تکنیک میکرو جراحی شامل پر کردن رگ‌ها با ابریشم برای تسریع در درمان عصب‌ها است.
عنکبوت گردباف به اندازه کف دست بوده و از تارهایش برای به دام انداختن پرنده‌های کوچک استفاده می‌کند.
پروفسور «کریستین رادتک»، از متخصصان جراحی ترمیمی و پلاستیک دانشگاه وین، مزایای ابریشم عنکبوت را این‌گونه توضیح می‌دهد:
متأسفانه بسیاری از مواد به رشد عصب آسیب می‌زنند، اما تار عنکبوت ماده‌ای است که به عصب کمک می‌کند و بعد از اتصال به آن به سمت فیبرها حرکت می‌کند.
4- ساخت پوست مصنوعی با تار عنکبوت
اگر از طرفداران اسپایدرمن باشید، می‌دانید که او گاهی اوقات با استفاده از تار زخم‌های خود را درمان کرده یا خونریزی را متوقف می‌کند.
اخیراً محققان سوئدی و هندی این ایده را یک قدم به واقعیت نزدیک‌تر کرده و با استفاده از الیاف پانسمان و حتی پوست مصنوعی تولید کرده‌اند.
از این پانسمان می‌توان برای بهبود زخم‌های مزمن مانند زخم پای دیابتی استفاده کرد.
پوست مصنوعی نیز در موارد حادی مانند سوختگی درجه سه کاربرد دارد.
علاوه بر این، در صنعت آرایشی و بهداشتی نیز می‌توان از آن برای بهبود سلامت پوست بهره برد.
فواید پزشکی این الیاف به همین جا ختم نمی‌شود و گروهی دیگر از محققان اقدام به تولید یک کامپوزیت زیست‌تخریب‌پذیر کرده‌اند که قابلیت ترمیم استخوان‌های بدن را دارد و بعد از اتمام روند بهبودی به طور خودکار در بدن جذب می‌شود.
5- استفاده از تار عنکبوت در ساخت سمعک
تار عنکبوت می‌تواند به ساخت میکروفن‌های حساس‌تر کمک کند و نقش مهمی در تولید سمعک‌های پیشرفته‌تر ایفا کند.
به گزارش ایسنا و به نقل از گیزمگ، ویژگی‌های فوق‌العاده تار عنکبوت، الهام‌بخش دانشمندان برای ایجاد انواع جدید میکروفن‌های حساس شده است.
در ادامه این مسیر، این دستگاه‌های جدید می‌توانند در سمعک‌های پیشرفته مورد استفاده قرار گیرند.
“““html
و تلفن‌های همراه از صداهایی با کمترین فرکانس استفاده می‌کنند و در عین حال صدای زمینه را برای عملکرد بهتر فیلتر می‌کنند.
تار عنکبوت یک ماده جالب و خاص است که دانشمندان زیادی در زمینه‌های مختلفی مثل الکترونیک، ژن درمانی، فضانوردی و پزشکی به آن توجه دارند.
محکم و انعطاف‌پذیر بودن آن باعث شده که از آن در ساخت سیم‌های ویولن و صندلی‌های ماشین هم استفاده بشود.
اما خاصیت انعطاف‌پذیری این ماده، توجه گروهی از محققان در دانشگاه بینگامتون نیویورک را به خود جلب کرده است.
این تحقیق به رهبری “رون مایلز” استاد برجسته مهندسی مکانیک انجام شده و به بررسی این می‌پردازد که حشرات چگونه صداها را متفاوت از ما شناسایی می‌کنند و ما چه چیزی می‌توانیم از آنها یاد بگیریم.
مایلز بیان می‌کند که ما با پرده گوش‌مان صداها را از طریق فشار دریافت می‌کنیم، در حالی که اکثر حشرات با موهای نازک و ظریف خود می‌شنوند.
حشراتی مثل پشه و مگس به جای شناسایی تغییرات فشار در هوا، سرعت حرکت هوا را با موهای خود تشخیص می‌دهند.
جالب است که تار عنکبوت هم آنقدر نازک است که می‌تواند امواج صوتی را حتی در فرکانس‌های پایین منتقل کند.
این حساسیت بسیار بالا به حدی است که دانشمندان آن را به ابزار تشخیص زلزله تشبیه می‌کنند.
مایلز می‌گوید: این حساسیت حتی می‌تواند با امواج فرکانسی زیر 3 هرتز نیز فعال شود.
برای اینکه این حرکت‌ها به چیزی مفید تبدیل شوند، دانشمندان لایه‌ای از تار عنکبوت را روی طلا قرار دادند و آن را در یک میدان مغناطیسی قرار دادند.
این کار به آنها اجازه داد تا حرکات ناشی از امواج صوتی را به یک سیگنال الکترونیکی تبدیل کنند و با استفاده از میکروفن بسیار حساسی که توانایی شناسایی دامنه گسترده‌تری از فرکانس‌ها را با دقت دارد، دریافت نمایند.
میکروفن ساخته‌شده توسط این تیم پژوهشی می‌تواند صداهایی را که برای میکروفن‌های معمولی خیلی ضعیف هستند، با دقت بیشتری دریافت کند.
بنابراین اگر این میکروفن در سمعک یا گوشی‌های هوشمند مورد استفاده قرار گیرد، احتمالا قادر است صداهای بسیار ضعیفی که از دهان گوینده می‌آید را در حالی که صدای پس‌زمینه را حذف می‌کند، ضبط کند.
مایلز اضافه می‌کند که این در واقع راهی نسبتاً ساده برای ساخت یک میکروفن بسیار حساس است که قابلیت‌های ویژه‌ای برای هدایت در دامنه گسترده‌ای از فرکانس‌ها دارد.
مطالب مرتبط
سایت رضیم
“`
