مختبر فرنسي يطور جلداً اصطناعياً لعلاج الإصابات من دون جراحة

جلد بشري مصنوع في المختبر من خلايا الجلد والكولاجين في جامعة نانيانج التكنولوجية بسنغافورة.

---

---

مشروع “جينيسيس” يتمثل في إنتاج جلد اصطناعي يتيح معالجة الإصابات الناتجة عن الحروق الشديدة، من دون الحاجة إلى عمليات زرع الجلد المؤلمة.

---

---

يعمل باحثون في شرق فرنسا على ابتكار نوع من الجلد الاصطناعي لمعالجة الإصابات البالغة كالحروق، مختلف عن اللصقات التي تعالج الجروح البسيطة، وتلك الشديدة بالضمادات.

---

ويعمل فريق من مختبر مجموعة “أورجو” الفرنسية في شينوف منذ 18 شهراً، على مشروع بعنوان “جينيسيس” يتمثل في إنتاج جلد اصطناعي يتيح معالجة الإصابات الناتجة من الحروق الشديدة، من دون الحاجة للجوء إلى عمليات زرع الجلد المؤلمة التي تُجرى راهناً للمصابين.

---

وتشارك جهات صحية عدة من القطاعين العام والخاص، من بينها مختبر AFM-Telethon، في هذا المشروع الذي تبلغ تكلفته 100 مليون يورو (106 مليون دولار)، وتسعى إلى إنجازه خلال 2030.

---

ويتطلب المشروع قدرة تكنولوجية كبيرة، إذ أن المطلوب “إعادة إنشاء كل وظائف الجلد”، ومن بينها الحماية من المخاطر الخارجية والتنظيم الحراري، على ما شرح جيريك لو لو، رئيس الفرع الطبي في “أورجو”، وهي شركة عائلية تأسست عام 1880.

---

“مشروع مجنون“

ويحفظ المختبر الخلايا الحية باردة قبل زرعها، لكنّ المسؤول لم يفصح عن نوع الخلايا ولا عن التكنولوجيا المستخدمة، وسأل “هل يمكن تصميم جلد اصطناعي مخبرياً؟”، مشيراً إلى أن “أحداً في العالم اليوم لم ينجح في ذلك”.

ورأى أن الجانب الصناعي يجب أن يؤخذ في الاعتبار أيضاً، لأن هذا الجلد يجب أن يكون “متاحاً للجميع وبالتالي بالسعر المناسب”. واصفاً إياه بأنه مشروع “مجنون”.

وتملك “أورجو” خبرة طويلة في الجروح المزمنة، ومنها مثلاً تلك التي تلحق بقدم المصابين بداء السكري أو تقرحات الساق.

وقال مدير الأبحاث في “أورجو” لوران أبير، إنه “منذ العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، عملنا على مواد تصحح عيوب الالتئام، وأصبحت الضمادة ذكية وتفاعلية مع الجرح ، ما يجعلها أكثر فاعلية” وأحدثَ “ثورة” في هذا المجال.

وهذه الثورة تتولاها المختبرات البحثية التابعة لعدد من الشركات، ومنها “فيستا كير ميديكال” في مدينة بيزانسون بشرق فرنسا التي ابتكرت عام 2015 جهازاً يشبه الصندوق الصغير، يوضع حول الجرح من دون ملامسته.

وتمر عملية التئام الجرح بمراحل عدة، ولكل العوامل أهمية فيها، كالرطوبة والحرارة.

---

بين الماضي والحاضر

وأوضح مؤسس الشركة فرنسوا دوفاي، أن الضمادة لم تعد موجودة، إذ أن الفكرة تقوم على وضع الجرح في حاوية، وسط هواء معقم”. وأضاف أن هذا النظام يوفر للجرح “ما يحتاجه في الوقت المناسب”.

ويستخدم نحو 20 مستشفى هذه الطريقة اليوم، ويعتزم رجل الأعمال التقدّم بطلب ترخيص في الولايات المتحدة خلال عام 2023 لجهاز سيُستخدَم هذه المرة في المنزل.

وبات التئام الجروح الذي أهملته الجهود البحثية زمناً طويلاً يستحوذ على اهتمام متزايد في الخارج أيضاً. فجامعة “ساوث أستراليا” مثلاً ابتكرت تقنية للحروق عند الأطفال، وهي عبارة عن ضمادات تحتوي على جزيئات الفضة النانوية التي تتفاعل مع تغيرات الحرارة، ما يحد من خطر التهاب الجروح.

وفي باريس، عملت المسؤولة عن وحدة أبحاث الجروح والالتئام بمعهد “كوري” إيزابيل فرومانتان مع فريقها على ضمادة مضادة للرائحة للجروح النخرية في بعض أنواع السرطان.

ولاحظت أن الفارق بين الوضع اليوم “وما كان عليه قبل 20 عاماً” في ما يتعلق بالعناية بالجروح، أشبه بالفارق “بين النهار والليل”.

إلا أن التكنولوجيا لا تستطيع وحدها أن تفعل كل شيء، إذ شددت الباحثة على أن “من غير الواقعي الظن أن الضمادة وحدها ستتيح الالتئام”، لأن العملية تختلف من شخص لآخر، بحسب العمر والوضع الصحي.

©️asharq

---

---

إصبع مصنوع بالطابعة ثلاثية الأبعاد يُظهر إشارات تُشبه الإشارات العصبية في أصبع الإنسان

لا تزال مهارة الروبوت تقليداً باهتاً للبراعة البشرية، فبينما تمكنت أجهزة الكمبيوتر من التغلب على أفضل لاعبي الشطرنج في العالم لعقود من الزمن، فإن الروبوتات غير قادرة على تحريك القطع بدقة من رقعة إلى أخرى.

ويعرف العلماء أن حاسة اللمس البشرية ضرورية ومهمة كحاسة من حواسنا البشرية الخمس، فمن الأعمال المنزلية العادية إلى صنع الأدوات نحتاج إلى استخدام تلك الحاسة باستمرار.

ومنذ عقود، يُحاول العلماء العمل على العديد من التقنيات المختلفة لتطوير حاسة اللمس الروبوتية، لكن  بلا جدوى فعلية.

---

---

لكن ذلك بات ممكناً. وبحسب دراستين نُشرتا الأربعاء في “الدورية الملكية لعلوم الواجهات”، نجح باحثون في طباعة “إصبع” باستخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد، يُظهر إشارات تُشبه إلى حد كبير الإشارات العصبية الواردة من طرف إصبع الإنسان.

قاد البحث أستاذ الروبوتات والذكاء الصناعي ناثان ليبورا، الباحث في قسم الرياضيات الهندسية بمختبر الروبوتات بجامعة بريستول في بريطانيا.

وقال ليبورا، في تصريحات لـ”الشرق”، إنه “من حيث المبدأ يمكن لليد الروبوتية المكونة من تلك الأصابع أن تعمل ببراعة اليد البشرية للقيام بأي من الوظائف الجسدية أو حتى الأعمال المنزلية من غسل الأطباق إلى فرز النفايات وإعادة التدوير”.

---

تفتقر إلى البراعة

لكن ليبورا أشار إلى أنه “لا بد من العمل على الكثير من الأمور قبل أن يصبح هذا حقيقة بالواقع، إلا أن هناك طلباً كبيراً في الوقت الحالي من الصناعات اللوجستية والغذائية على الروبوتات التي يمكنها تعبئة البضائع والتعامل معها تلقائياً، إذ لا يزال البشر يفعلون الكثير لأن الروبوتات تفتقر إلى البراعة المطلوبة”.

وتُعد حاسة اللمس لدى البشر جزءاً لا يتجزأ تماماً من الاستخدام الحاذق للأيدي والأقدام. ومن ثم، لا يُمكن لليد الآلية القيام بالأعمال إن لم يكن لديها حاسة لمس متطورة.

لذا ابتكر الباحثون حاسة اللمس في الإصبع الصناعي باستخدام شبكة مطبوعة ثلاثية الأبعاد من الحليمات التي تشبه الدبوس توضع على الجانب السفلي من الجلد المتوافق.

وتحاكي تلك الحليمات الجلدية الموجودة بين طبقة البشرة الخارجية وطبقات الجلد الداخلية لبشرة الإنسان الملموسة.

---

---

وتصنع باستخدام طابعات ثلاثية الأبعاد متقدمة يمكنها مزج المواد اللينة والصلبة لإنشاء هياكل معقدة مثل تلك الموجودة في الجلد.

ويقول ليبورا إن الإشارات التي تخرج من طرف الإصبع تتطابق مع تلك التي تم تسجيلها من أطراف الأصابع الحقيقية.

---

نمط معقد

قبل نحو 40 عاماً، تمكن الباحثون من قياس الإشارات العصبية التي تخرج من الأصابع البشرية حين يتم ضغط طرف الإصبع على حواف الأشكال الهندسية.

وتُشكل تلك الإشارات نمطاً معقداً يعتمد على مكان ضغط الإصبع على الشكل. في الدراسة، وجد الباحثون نمطاً مشابهاً جداً للنشاط العصبي الصناعي من الجلد المطبوع ثلاثي الأبعاد.

وبحسب ما ورد في الدراسة، فإن أحد القيود يتمثل في أن الجلد الصناعي المطبوع لم يكن حساساً للتفاصيل الدقيقة مثل طرف الإصبع الحقيقي.

وأوضح ليبورا أنه “يمكن أن يشعر الجلد المطبوع بالفجوات بين النتوءات بنحو 1-2 مم، في حين أن البشر يمكن أن يشعروا بفجوات أقل من ملليمتر لذلك نود تحسين تصميم الجلد الصناعي ليصبح حساساً أو ربما أكثر حساسية من جلد الإنسان”.

وأضاف: “نعتقد أنه يمكن القيام بذلك عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد لهياكل أدق على الجلد الصناعي، لكننا لم نجرب بعد”.

ويأمل ليبورا أن يبتكر مع فريقه جلداً صناعياً لا يحاكي جلد الإنسان فحسب، بل يتفوق عليه في حاسة اللمس.

واختتم حديثه لـ”الشرق” قائلاً: “قد نستطيع مستقبلاً استخدام ذلك الجلد في الأجهزة التعويضية المُخصصة لهؤلاء الذين فقدوا أطرافهم، لكن الطريق لا يزال في بدايته وهناك الكثير من العمل لإنجازه”.

©️asharq

---

---

باحثة تستخدم مجهراً بعد الطباعة الحيوية بالليزر للخلايا البشرية في المعهد الوطني للبحوث الصحية والطبية في بيساك في بوردو، فرنسا.

---

مشروع فرنسي لزراعة جلد مطبوع بالأبعاد الثلاثية

---

تأمل مؤسسة استشفائية في فرنسا، تحقيق سابقة عالمية في غضون أشهر، تتمثل في صنع الجلد باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد، ثم زرعه على جسم مريض، بفضل آلة ليزر ابتكرتها شركة فرنسية ناشئة.

وتعتبر التجربة في حال نجاحها “ثورة حقيقية”، بحسب وصف فلورنس سيباتييه رئيسة مختبر زراعة الخلايا والعلاج الخلوي في مستشفى “لا كونسيبسيون” في مرسيليا، حيث تم أخيراً تركيب منصة طباعة حيوية روبوتية طورتها شركة “بويتيس”.

وقالت سيباتييه “إنها أداة تكنولوجية متطورة ستسمح لنا بتصنيع بشرة مطبوعة حيوياً يمكن استخدامها لدى الإنسان لأول مرة في العالم”.

ومن المقرر إجراء تجارب سريرية أولى في الربع الأول من عام 2022″، مبدية “تفاؤلها” بشأن المصادقة على العملية من قبل وكالة الأدوية الفرنسية.

ومن المقرر إجراء عمليات الزرع الأولى على 12 مريضاً، وهم “شباب لديهم قدرة عالية على الشفاء” و”جروح بسيطة”. وستتم “متابعتهم لمدة عامين”، وهو الوقت المطلوب للتحقق من “استقرار الأمور”.

---

تقنية الأبعاد الثلاثة

وقد مهدت الأبحاث التي أجريت، في السنوات الأخيرة، في مجال علم الأحياء الخلوي، وتقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد الطريق لاستراتيجيات علاجية جديدة.

وأنشئ مختبر زراعة الخلايا والعلاج الخلوي قبل 15 عاماً، وأصبح مرجعاً في تطوير وتقويم علاجات الخلايا المتجددة المبتكرة. وهو يستفيد من دعم هيئة المساعدة العامة لمستشفيات مرسيليا، ومن تمويل من سلطات المقاطعة.

وهذه المزايا كلها دفعت “بويتيس” إلى اختيار المختبر كشريك، منذ ما يقرب من شهرين، للانتهاء من تطوير طابعتها ثلاثية الأبعاد.

وأوضح جراح التجميل ماكسيم أبيلان لوبيز: “كان علينا تعديل إعدادات الآلة وتحسين خصائص الجلد المطبوع حيوياً”.

وأضاف أنه “كان هناك اختبار على الحيوانات.. في النهاية، كل ما توقعناه تحقق. نحصل على جلد بمستوى جيد من الأوعية الدموية، مع خصائص ميكانيكية مُرضية للغاية”. ويصف الابتكار بأنه “سلاح علاجي قوي للغاية”.

---

“جلد في ثلاثة أسابيع”

وفي الجراحة التجميلية يُعتبر ترقيع الجلد إجراء شائعاً، لكن لم يكن هناك أي تقنية قادرة على استبدال ترقيع الجلد المأخوذ من المريض نفسه بشكل فعال.

وأوضح رئيس قسم جراحات التجميل والترميم في مستشفى “لا كونسبسيون” دومينيك كازانوفا، أن “أهمية الجلد المطبوع حيوياً تكمن في أن نقدم للمرضى، من عينة صغيرة، إمكانية تكبير وإعادة طباعة بشرتهم بهندسة كاملة، مع باطن الجلد والبشرة، وإعادة زرعها”.

وقال: “يرتبط الأمر بعدد كبير من المرضى أصحاب الحروق الشديدة، ولكن أيضاً مرضى الصدمات بعد وقوع حادث، أو أولئك الذين خضعوا لاستئصال السرطان أو الورم”.

وأوضح الباحث السابق ومؤسس “بويتيس” فابيان جيمو، أن “إنتاج الجلد المطبوع ثلاثي الأبعاد يستغرق نحو 3 أسابيع”.

---

“زيادة حجم الأنسجة”

وأشار فابيان جيمو إلى أن العملية “تبدأ بإزالة جزء من الجلد، بمساحة تقدر ببضعة سنتيمترات مربعة من المريض”، مضيفاً: “نستخرج منها خلايا من الأدمة (إحدى طبقات الجلد وتقع مباشرة تحت البشرة) والبشرة”، قبل جعلها تتكاثر ليُستخرج منها نسيج أكبر من العينة الأولية. و”هذه المرحلة الأولى تستغرق نحو عشرة أيام”، بحسب مدير الشركة.

وأضاف: “تأتي بعدها مرحلة الطباعة الحيوية الفعلية التي لا تستغرق سوى بضع ساعات، وبفضل الليزر، تودع الطابعة قطيرات دقيقة تحتوي على خلايا، طبقة تلو الأخرى، وبعد ذلك تُترك البنية لتتطور على مدى بضعة أيام، حتى يتم تكوين نسيج قادر على أداء الوظيفة المطلوبة منه”.

وأوضح جيمو أن “ميزة الطباعة الحيوية هي زيادة حجم الأنسجة”.

وقال أيضاً: “اليوم يتم ضرب هذا الحجم بعشرة (من 4 سم إلى 40 سنتيمتر). والفكرة في المستقبل تكمن في زيادة هذا العامل للتمكن من علاج الحروق الشديدة خصوصاً”.

©️asharq

---

صورة توضيحية للجلد الاصطناعي الذي يمكنه الشعور باللمس والألم والحرارة 

---

أستراليا: باحثون يطورون جلداً اصطناعياً “يشعر بالألم”

أعلن باحثون من “معهد ملبورن الملكي للتكنولوجيا” (RMIT)، تطوير جلد اصطناعي إلكتروني يتفاعل مع الألم، تماماً مثل الجلد البشري الطبيعي.

ويفتح الابتكار الطريق أمام تطوير أطراف اصطناعية أفضل، وروبوتات أكثر ذكاءً وبدائل غير جراحية لعمليات ترقيع الجلد التي تُجرى للمصابين بحروق شديدة.

ويمكن للجلد الاصطناعي الجديد، أن يرسل إشارات الكترونية تجعل الإنسان يشعر بالألم حال اقترابه من المواد الخطرة، أو اللهب، أو حتى حين يُمسك كوباً من الماء الساخن.

ويحاكي الجلد استجابة ردود الفعل شبه الفورية للجسم، ويمكن أن يتفاعل مع الأحاسيس المؤلمة بنفس السرعة التي تنتقل بها الإشارات العصبية إلى الدماغ.

تقنيات من جيل جديد

وقال الباحث الرئيسي البروفيسور، مادو باسكاران، في تصريحات نقلها بيان صحافي للمعهد، إن النموذج الأولي للجلد القادر على استشعار الألم، كان بمثابة تقدم كبير نحو الجيل التالي من التقنيات الطبية الحيوية والروبوتات الذكية.

ويُعد الجلد أكبر عضو حسي في جسم الإنسان، وله ميزات معقدة مصممة لإرسال إشارات تحذيرية سريعة عندما يؤلم الجسم أي شيء.

ولا توجد تقنيات إلكترونية قادرة على محاكاة شعور الإنسان بالألم بشكل واقعي، حتى الآن.

وتستجيب معظم المستشعرات التي تُدمج في الجلد الاصطناعي، فقط عندما يصل الضغط أو الحرارة أو البرودة إلى درجات مؤلمة ومؤذية للغاية.

ويُعد الابتكار الجديد خطوة مهمة في التطوير المستقبلي لأنظمة متطورة، تساعد على تطوير أطراف اصطناعية وروبوتات ذكية”، على حد تعبير باسكاران.

وبالإضافة إلى النموذج الأولي لاستشعار الألم، طور فريق البحث أيضاً أجهزة تستخدم إلكترونيات قابلة للتمدد، يمكنها استشعار التغيرات في درجة الحرارة والضغط والاستجابة لها.

---

بديل لزراعة الجلد

وصنع الباحثون 3 نماذج أولية من الجلد الاصطناعي، تقدم ميزات رئيسية كاستشعار الضغط والحرارة والبرودة والوخز في الوقت الحقيقي، كما تتميز أيضاً بقدرتها على “المط” و “الثني” بزوايا كبيرة.

ومع مزيد من التطوير، يمكن أن يكون ذلك الجلد خياراً مستقبلياً، لعمليات ترقيع الجلد المعقدة، خاصة عندما يكون النهج التقليدي غير قابل للتطبيق.

ويعتمد النهج التقليدي في عمليات ترقيع الجلد على أخذ جلد سليم من أماكن أخرى من الجسم وزراعته في المكان المتضرر، إلا أن تلك الطريقة لا تصلح حين تكون إصابات الجلد كبيرة وفي أماكن متعددة.

---

اختراع آمن

ويقول الباحثون إن هذه التكنولوجيا بحاجة لمزيد من التطوير، لدمجها في التطبيقات الطبية الحيوية، لكنهم أكدوا على أن الجلد الجديد “متوافق مع الأنسجة البشرية”، ويمكن زراعته من دون مشاكل.

وصنع الباحثون الجلد من إلكترونيات قابلة للمط، تجمع بين مواد الأكسيد والسيليكون المتوافق حيوياً، لتقديم إلكترونيات شفافة وغير قابلة للكسر، ويمكن ارتداؤها مثل الملصق.

كما قاموا بطلائها بمجموعة من المواد المتفاعلة مع درجات الحرارة، وهي مواد أرق 1000 مرة من شعرة الإنسان، تعتمد على مادة تستجيب للتغيرات في درجات الحرارة.

وزود الباحثون الجلد بذاكرة لمحاكاة الدماغ، وهي عبارة عن خلايا ذاكرة إلكترونية تحاكي الطريقة التي يستخدم بها الدماغ الذاكرة طويلة المدى، لاسترجاع المعلومات السابقة والاحتفاظ بها.

وهذه هي المرة الأولى التي يجمع فيها جلد اصطناعي ما بين الإلكترونيات القابلة للمط، وخلايا الذاكرة طويلة المدى، وبين مستشعر الحرارة، وذاكرة تفاعلية مع درجة الحرارة.

كما يتمتع الجلد الاصطناعي بالقدرة على التفريق بين لمس دبوس بإصبعك بلطف، أو طعن نفسك به عن طريق الخطأ، وهو تمييز حاسم لم يتحقق إلكترونياً من قبل.

©️asharq