قدرات النياندرتاليني العقلية
nov-dec-2015 nov-dec-2015
مستقبل الطب الطب النانوي في العقود القادمة إطالق اإلنساالت النانوية! املؤلف Larry Greenemeier محرر مشارك في مجلة ساينتفيك أمريكان. من مواد متوافقة مع احلياة أو من معادن مغنطيسية أو حتى من خييطات filaments من دنا: وقد اختيرت هذه املواد كلها بعناية استنادا إلى خصائصها املفيدة في مقاساتها الذرية، إضافة إلى قدرتها على اجتياز دفاعات اجلسم من دون تخريبها ومن دون إثارة أي أذى خلوي. ومع أن احتمال أن يحتاج إجناز هذه الرؤية إلى عقدٍ أو اثنين من الزمن، بدأ الباحثون في الطب بالتصدي لبعض املشكالت التقنية. وأحد التحديات األكبر هو التأكد من أن هذه األدوات النانوية the nanodevices ستصل إلى هدفها في اجلسم. )1( )( قد يأخذ التغلب على التحديات التقنية كلها 20 عاما أو أكثر، لكن اخلطوات األولى نحو الطب املضبوط عن بعد قد بدأت. 2015 (2015) 12/11 يتضمن املستقبل بعيد املدى، كما يتصوره باحثو الطب النانوي، عوامل عالجية مذهلة فائقة الدقة تبحر بذكاء بقوتها اخلاصة إلى هدف معن، وفقط إلى ذاك الهدف في أي مكان من اجلسم. وعند وصولها، قد تعمل هذه املكنات ذاتية التوجيه self-guided وفق أي عدد من الطرق - ابتداء بإيصال حمولتها الدوائية الطبية وصوال إلى إعطاء فكرة آنية عن كل جديد يطرأ على حالة عملية مكافحة املرض التي تقوم بها. ومن ثم، وبعد إجناز مهمتها، ستتدرّك حيويّا biodegrade بأمان ليكون األثر الذي تتركه وراءها زهيدا أو معدوما. وسيجري تكوين هذه األدوات، التي تسمى إنساالت نانوية ،nanobots )( قوة موجية إن معظم األدوية املوجودة في األسواق اليوم تعوم بسهولة عبر اجلسم ضمن مجرى الدم، سواء بعد حقنها مباشرة إلى الدم، أم بعد امتصاصها إلى مجرى الدم من السبيل املَعِ دي املعوي the gastrointestinal في حالة حبوب األدوية. لكن هذه األدوية ال تسير إلى حيث احلاجة إليها فحسب، بل أيضا إلى أماكن من اجلسم قد تسبب مضاعفات غير مرغوب فيها. وباملقابل، فاألدوية النانوية املتطورة ستكون مصممة لكي تُوجّ ه إلى ورم ما أو إلى موقع مشكلة آخر، حيث تطلق حمولتها الدوائية؛ مما يخفض فرص حدوث آثار جانبية. إن احلقول املغنطيسية واملوجات فوق الصوتية هي أبرز الطرق املرشحة لتوجيه األدوية النانوية على املدى القريب، حسبما يقول ]رئيس قسم الهندسة النانوية وأستاذ متميز من جامعة كاليفورنيا في سان دييگو[. ففي املقاربة املغنطيسية، يقوم الباحثون بتضمن جسيمات نانوية من أكسيد احلديد أو النيكل، على سبيل املثال، ضمن دواء معن. وبعد ذلك يستعملون مصفوفة من مغنطيسات دائمة موضوعة خارج فأر أو غيره ليدفعوا أو يسحبوا الدواء )2( املعدني عبر اجلسم إلى املوقع املختار، من خالل دولبة حقول مغنطيسية مختلفة. أما في حالة املوجات فوق الصوتية، فقد وجه الباحثون موجات صوتية إلى فقاعات نانوية حاوية LAUNCH THE NANOBOTS! () WAVE POWER () )1( إنساالت جمع إنسالة، وهي نحت من إنسان-آلة. manipulating )2( 20 باختصار في يوم من األيام سيسافر أسطول من األدوية واألدوات النانوية إلى أي مكان يحتاج إلى أن تصل إليه داخل اجلسم بقوتها الذاتية، مستخدمة محركات وأنواع وقود متوافقة بيولوجيا للوصول إلى ضالتها. بيد أن الباحثين يجب أن يتعلموا، قبل أن يأتي ذلك اليوم، كيف سيصممون هذه املركَّبات بحيث تتحرك دون أذية ألي من الوظائف احليوية السوية أو تدخل فيها. وعلى املدى القريب، يقوم العلماء بتوليد حقول مغنطيسية وموجات فوق صوتية لدفع اجلسيمات النانوية إلى املناطق املستهدفة. ولكن مثل هذه الطرق ال تستطيع النفاذ عميقا في اجلسم. اإلنساالت النانوية املصنوعة من الدنا DNA هي بديلٌ آخر. وبعض هذه املركّبات مصممة لتعمل كصناديق تفتح وتطلق شحنتها في ظروف نوعية فقط.
AUTONOMOUS NANOMEDS () مراجع لالستزادة Motion Control at the Nanoscale. Joseph Wang and Kalayil Manian Manesh in Small, Vol. 6, No. 3, pages 338–345; February 5, 2010. Designer Nucleic Acids to Probe and Program the Cell. Yamuna Krishnan and Mark Bathe in Trends in Cell Biology, Vol. 22, No. 12, pages 624–633; December 2012. Remotely Activated Mechanotransduction via Magnetic Nanoparticles Promotes Mineralization Synergistically with Bone Morphogenetic Protein 2: Applications for Injectable Cell Therapy. James R. Henstock et al. in Stem Cells Translational Medicine, Vol. 3, No. 11, pages 1363–1374; November 2014. Scientific American, April 2015 للدواء، مما تسبب بتفجيرها بقوة كافية تسمح حلمولة الفقاعة بالنفاذ عميقا ضمن النسيج أو الورم املستهدف. لقد أضاف باحثون طبيّون من جامعتي Keele و Nottingham بإنكلترا، إلى مقاربتهم املغنطيسية في العمل الذي استهدف شفاء عظام مكسورة. فقد ربطوا جسيمات أكسيد احلديد النانوية بخاليا جذعية فردية ثم حقنوا املستحضر في بيئتن جتريبيتن مختلفتن: عظم فخذ دجاج جنيني ودعامة عظمية صنعية من هالمات الكوالجن املائية املهندسة نسيجيا. ومبجرد وصول اخلاليا اجلذعية إلى الكسر، استخدم الباحثون حقال مغنطيسيا خارجيا مذبذبا لتحريك اإلجهاد امليكانيكي سريعا على اجلسيمات النانوية التي تنقل بدورها القوة إلى اخلاليا اجلذعية. وقد ساعد هذا النوع من اإلجهاد امليكانيكي احليوي اخلاليا اجلذعية على التمايز بفاعلية أكبر إلى نسيج عظمي. وقد حدث منو عظمي جديد في كلتا احلالتن على الرغم من أن الشفاء اإلجمالي كان متفاوتا. ويأمل الباحثون في النهاية بأن إضافة عوامل النمو املختلفة إلى اخلاليا اجلذعية املرصعة بأكسيد احلديد، ستجعل عملية التصليح أيسر، كما يقول ]الباحث املشارك بعد الدكتوراه في الطب من معهد كيلي للعلوم والتقانة[. )( أدوية نانوية مستقلة ذاتيا وتتمثل العوائق األساسية للمقاربات املغنطيسية والصوتية باحلاجة إلى توجيه خارجي - وهو مرهق - وفي حقيقة محدودية نفاذ احلقول املغنطيسية واملوجات فوق الصوتية في اجلسم؛ ميكن التغلب على هذه املشكالت بتطوير »مُحرِّكات دقيقة مستقلة ذاتيا« إليصال احلمولة العالجية. وستعتمد مثل هذه احملركات الدقيقة على التفاعالت الكيميائية للدفع، لكن السُّ مّيّة toxicity قضية مطروحة. فعلى سبيل املثال، ستولد أكسدة الگلوكوز، جزيء السكر املوجود في الدم، بيروكسيد الهدروجن الذي ميكن استخدامه كوقود. لكن الباحثن يعرفون من قبل أن هذه املقاربة اخلاصة لن تعمل على املدى الطويل؛ فبيروكسيد الهدروجن يتلف النسيج احلي، والگلوكوز في اجلسم ال يُنتِج من بيروكسيد الهدروجن ما يكفي لتشغيل احملركات الدقيقة. وتعتمد اجلهود الواعدة أكثر على استخدام مواد أخرى موجودة بشكل طبيعي، مثل حمض املعدة )للتطبيقات في املعدة( أو املاء )الوفير في الدم واألنسجة(، كمصادر تشغيلية. بيد أن املالحة املضبوطة بهذه األدوات ذاتية الدفع قد تكون عقبة أكبر. فمجرد أن تتمكن اجلسيمات النانوية من احلركة في أي مكان ال يعني أنها سترحل بالضرورة إلى حيث يريد الباحثون بالضبط. فالتسيير املستقل ذاتيا ليس خيارا بعد، لكن قد يكمن احلل في التأكد من أن األدوية النانوية تصبح فاعلة فقط عندما جتد نفسها في البيئة الصحيحة. وإلجناز هذه احليلة، بدأ باحثون بابتكار آالت نانوية nanomachines غير األشكال التخليقية للدنا. فبتطبيق وحيدات اجلزيء بطريقة جتعل شحناتها الكهربية جتبرها على التطوي في هيئة خاصة، ميكن للعلماء هندسة البنى ألداء املهام املختلفة. فعلى سبيل املثال، ميكن لبعض شدف الدنا أن تطوي ذاتها ضمن حاويات ستفتح وتطلق محتواها فقط عندما تصادف الرزمة بروتينا مهما في عملية املرض أو تصادف الظروف احلمضية داخل الورم، حسبما تقول ]أستاذة الكيمياء من جامعة شيكاغو[. تتصور وزمالؤها كيانات أكثر تقدما من وحدات بنائية مصنوعة من الدنا الذي ميكن برمجته للمهام املختلفة كالتصوير أو حتى جتميع إنساالت نانوية أخرى. ولكن الدنا التخليقي عالي التكلفة حتى اآلن، إذ تصل تكلفته إلى نحو 100 ضعف من تكلفة املواد التقليدية األكثر استعماال في إيصال األدوية؛ ولذا، فسعره مينع شركات األدوية حتى اآلن من االستثمار فيه كمرشح للمعاجلات، حسب قول . وقد يكون هذا كله بعيدا كل البعد عن بناء أسطول الغواصات الذكية التي تُذكّرنا بغواصة پروتيوس Proteus في فيلم Fantastic Voyage في عام 1966. ومع ذلك، فاإلنساالت النانوية تتحرك أخيرا في ذلك االجتاه. > 21 (2015) 12/11
- Page 1 and 2: ackground. cale املجلد 31 ا
- Page 3 and 4: the logotype is newspapers and a si
- Page 5 and 6: »مجلة العلوم« ت
- Page 7 and 8: أيضا ترسيخ وجودها ا
- Page 9 and 10: تعتمد مزرعة زانگزي
- Page 11 and 12: )1( متناهية من البرك
- Page 13 and 14: ويقول ]مدير إحد
- Page 15 and 16: 13 (2015) 12/11
- Page 17 and 18: الدواء النانوي، ب
- Page 19 and 20: طب النانو قريبا ضما
- Page 21: Gentle on the Heart () )1( implants
- Page 25 and 26: استعملت احملركات ،R
- Page 27 and 28: في وقت مبكر من السن
- Page 29 and 30: مقاطع أسطوانية تُ
- Page 31 and 32: في كل مكان لتقليص ت
- Page 33 and 34: األنفس، فإن قدرا
- Page 35 and 36: لنا وهو الكلب املست
- Page 37 and 38: ألن الناس كانوا يتن
- Page 39 and 40: تغيرات مشابهة في أن
- Page 41 and 42: )( زحزحة فرص إذا كان
- Page 43 and 44: في مقاطعة ووهان أنت
- Page 45 and 46: الفيزياء احلديثة ل
- Page 47 and 48: 90° 90° 180° 90° 90° 180° 90
- Page 49 and 50: كانوا تواقين إلى تر
- Page 51 and 52: ويالحظ أن ال10
- Page 53 and 54: درع واقية: يرتدي ع
- Page 55 and 56: clinical trials في غرب إفر
- Page 57 and 58: ملاذا يفتك اإليبوا
- Page 59 and 60: املجموعات العشوائي
- Page 61 and 62: سنة خلت - أولئك هم ا
- Page 63 and 64: وعلى الرغم من أن حج
- Page 65 and 66: O B ITI )( Qui C onei Quam C ulla b
- Page 67 and 68: كهوف جبل طارق )في
- Page 69 and 70: )( )1( بايتات املجلد 31
- Page 71 and 72: يستحق التدقيق.« و
AUTONOMOUS NANOMEDS ()<br />
مراجع لالستزادة<br />
Motion Control at the Nanoscale. Joseph Wang and Kalayil Manian Manesh in Small, Vol. 6,<br />
No. 3, pages 338–345; February 5, 2010.<br />
Designer Nucleic Acids to Probe and Program the Cell. Yamuna Krishnan and Mark Bathe<br />
in Trends in Cell Biology, Vol. 22, No. 12, pages 624–633; December 2012.<br />
Remotely Activated Mechanotransduction via Magnetic Nanoparticles Promotes<br />
Mineralization Synergistically with Bone Morphogenetic Protein 2: Applications for<br />
Injectable Cell Therapy. James R. Henstock et al. in Stem Cells Translational Medicine,<br />
Vol. 3, No. 11, pages 1363–1374; November 2014.<br />
Scientific American, April 2015<br />
للدواء، مما تسبب بتفجيرها بقوة كافية تسمح حلمولة الفقاعة<br />
بالنفاذ عميقا ضمن النسيج أو الورم املستهدف.<br />
لقد أضاف باحثون طبيّون من جامعتي Keele<br />
و Nottingham بإنكلترا، إلى مقاربتهم املغنطيسية في العمل<br />
الذي استهدف شفاء عظام مكسورة. فقد ربطوا جسيمات<br />
أكسيد احلديد النانوية بخاليا جذعية فردية ثم حقنوا<br />
املستحضر في بيئتن جتريبيتن مختلفتن: عظم فخذ دجاج<br />
جنيني ودعامة عظمية صنعية من هالمات الكوالجن املائية<br />
املهندسة نسيجيا. ومبجرد وصول اخلاليا اجلذعية إلى<br />
الكسر، استخدم الباحثون حقال مغنطيسيا خارجيا مذبذبا<br />
لتحريك اإلجهاد امليكانيكي سريعا على اجلسيمات النانوية<br />
التي تنقل بدورها القوة إلى اخلاليا اجلذعية. وقد ساعد هذا<br />
النوع من اإلجهاد امليكانيكي احليوي اخلاليا اجلذعية على<br />
التمايز بفاعلية أكبر إلى نسيج عظمي. وقد حدث منو عظمي<br />
جديد في كلتا احلالتن على الرغم من أن الشفاء اإلجمالي<br />
كان متفاوتا. ويأمل الباحثون في النهاية بأن إضافة عوامل<br />
النمو املختلفة إلى اخلاليا اجلذعية املرصعة بأكسيد احلديد،<br />
ستجعل عملية التصليح أيسر، كما يقول <br />
]الباحث املشارك بعد الدكتوراه في الطب من معهد كيلي<br />
للعلوم والتقانة[.<br />
)(<br />
أدوية نانوية مستقلة ذاتيا<br />
وتتمثل العوائق األساسية للمقاربات املغنطيسية والصوتية<br />
باحلاجة إلى توجيه خارجي - وهو مرهق - وفي حقيقة<br />
محدودية نفاذ احلقول املغنطيسية واملوجات فوق الصوتية في<br />
اجلسم؛ ميكن التغلب على هذه املشكالت بتطوير »مُحرِّكات<br />
دقيقة مستقلة ذاتيا« إليصال احلمولة العالجية.<br />
وستعتمد مثل هذه احملركات الدقيقة على التفاعالت<br />
الكيميائية للدفع، لكن السُّ مّيّة toxicity قضية مطروحة. فعلى<br />
سبيل املثال، ستولد أكسدة الگلوكوز، جزيء السكر املوجود<br />
في الدم، بيروكسيد الهدروجن الذي ميكن استخدامه كوقود.<br />
لكن الباحثن يعرفون من قبل أن هذه املقاربة اخلاصة لن<br />
تعمل على املدى الطويل؛ فبيروكسيد الهدروجن يتلف النسيج<br />
احلي، والگلوكوز في اجلسم ال يُنتِج من بيروكسيد الهدروجن<br />
ما يكفي لتشغيل احملركات الدقيقة. وتعتمد اجلهود الواعدة<br />
أكثر على استخدام مواد أخرى موجودة بشكل طبيعي، مثل<br />
حمض املعدة )للتطبيقات في املعدة( أو املاء )الوفير في الدم<br />
واألنسجة(، كمصادر تشغيلية.<br />
بيد أن املالحة املضبوطة بهذه األدوات ذاتية الدفع قد<br />
تكون عقبة أكبر. فمجرد أن تتمكن اجلسيمات النانوية من<br />
احلركة في أي مكان<br />
ال يعني أنها سترحل<br />
بالضرورة إلى حيث<br />
يريد الباحثون بالضبط.<br />
فالتسيير املستقل ذاتيا<br />
ليس خيارا بعد، لكن قد<br />
يكمن احلل في التأكد<br />
من أن األدوية النانوية<br />
تصبح فاعلة فقط عندما<br />
جتد نفسها في البيئة<br />
الصحيحة.<br />
وإلجناز هذه احليلة، بدأ باحثون بابتكار آالت نانوية<br />
nanomachines غير األشكال التخليقية للدنا. فبتطبيق<br />
وحيدات اجلزيء بطريقة جتعل شحناتها الكهربية جتبرها<br />
على التطوي في هيئة خاصة، ميكن للعلماء هندسة البنى<br />
ألداء املهام املختلفة. فعلى سبيل املثال، ميكن لبعض شدف<br />
الدنا أن تطوي ذاتها ضمن حاويات ستفتح وتطلق محتواها<br />
فقط عندما تصادف الرزمة بروتينا مهما في عملية املرض أو<br />
تصادف الظروف احلمضية داخل الورم، حسبما تقول<br />
]أستاذة الكيمياء من جامعة شيكاغو[.<br />
تتصور وزمالؤها كيانات أكثر تقدما من وحدات<br />
بنائية مصنوعة من الدنا الذي ميكن برمجته للمهام املختلفة<br />
كالتصوير أو حتى جتميع إنساالت نانوية أخرى. ولكن الدنا<br />
التخليقي عالي التكلفة حتى اآلن، إذ تصل تكلفته إلى نحو 100<br />
ضعف من تكلفة املواد التقليدية األكثر استعماال في إيصال<br />
األدوية؛ ولذا، فسعره مينع شركات األدوية حتى اآلن من<br />
االستثمار فيه كمرشح للمعاجلات، حسب قول .<br />
وقد يكون هذا كله بعيدا كل البعد عن بناء أسطول<br />
الغواصات الذكية التي تُذكّرنا بغواصة پروتيوس Proteus في<br />
فيلم Fantastic Voyage في عام 1966. ومع ذلك، فاإلنساالت<br />
النانوية تتحرك أخيرا في ذلك االجتاه. ><br />
21 (2015) 12/11
Change language