خليط من مواد حيوية يعالج كسور عظام الفك دون جراحة

يحفز الخلايا على تكوين عظام جديدة

TT

خليط من مواد حيوية يعالج كسور عظام الفك دون جراحة

ما الذي يحدث إذا تسبب خلع طبيب الأسنان لأحد الأضراس في حدوث مشكلة بعظام الفك؟ في الوقت الراهن هناك مسارات، فإما أن تكون المشكلة بسيطة، فيتولى الطبيب خياطة الجرح لمساعدة عظام الفك على الالتئام، أو تكون المشكلة أكبر، وتحتاج حينها لعملية جراحية ضخمة ومُكلفة.
لكن الآن بات هناك سيناريو مستقبلي، يرسمه خليطٌ من مواد حيوية يساعد على التئام عظام الفك. وتمكن فريق بحثي مصري بقسم المواد الحيوية بالمركز القومي للبحوث، بإشراف د. وفاء إسماعيل الأستاذ بالمركز من صنع الخليط.
وأجريت أبحاث استمرت لمدة 3 سنوات لتوصيف كل مادة من هذه المواد، ونشرت في مجلات دولية متخصصة، كان أحدثها بحث نشر في شهر فبراير (شباط) الماضي بمجلة «Life Sciences».
ويقول عضو الفريق البحثي د. وليد مسعد لـ«الشرق الأوسط» إن الفكرة «تعتمد على استخدام مواد تحفز الخلايا العظمية على بناء عظام جديدة، وهذه المواد تم تحميلها على مادة «بوليمر» طبيعي، مضاف لها مواد من «جسيمات الفضة النانوية» (Silver Nanoparticles) تكون وظيفتها منع نمو البكتريا». ويمثل البحث الأخير الشكل النهائي لهذه المادة التي كانت عبارة عن مركبات فوسفاتية محملة على «بوليمر» طبيعي، وهي: «مادة (الكيتوزان) في وجود مادة (سيلفر نانومترية) محضرة من مصادر طبيعية هي مستخلصات نبات التوت وحبوب اللوز».
ويوضح د.مسعد، أن هذه المادة بتلك المكونات عبارة عن سائل يتم حفظه في درجة حرارة 4 مئوية، ويتم حقن المنطقة المصابة به ليتحول عند درجة حرارة الجسم، وهي 37 درجة مئوية إلى «جل»، يملأ المنطقة المصابة، ويؤدي وجوده إلى تحفيز الخلايا العظمية على بناء عظام جديدة خلال مدة شهر، دون أن تترك أي آثار جانبية، لأنها محضرة من مواد طبيعية تذوب في الجسم وتتحول إلى سكريات أحادية.
واختبرت هذه المادة مُختبرياً في أبحاث أجريت على كلاب مريضة، وساعدت خلال مدة شهر على تكوين عظام جديدة، وهو ما يجعلها البديل الملائم لجراحات عظام الفك، إضافة إلى ميزة أخرى، وهي إمكانية استخدامها في حشو الأسنان، كبديل لمادة «كليبدنيت» (klipdent) التي يستخدمها أطباء أسنان لهذا الغرض، وغالباً ما تباع تلك المادة بأسعار مرتفعة جداً، ويصفها الطبيب للمريض مع أدوية تمنع نمو البكتريا ليواظب على تناولها بعد الحشو.
غير أن المادة الجديدة، وفق د.مسعد، ستكون حال إنتاجها تجارياً أقل سعراً، إضافة إلى أنها تغني عن استخدام أدوية ما بعد الحشو لاحتوائها على مضادات البكتريا الطبيعية، وهي مادة «السيلفر نانو مترية».
وأجريت مقارنة بين عينات مريضة من الكلاب استخدمت معها المادة التجارية، وعينات أخرى استخدمت معها المادة الجديدة، وكانت النتائج متقاربة بين الاثنين في تكوين العظام، لكنها كانت في صالح المادة الجديدة من حيث شكل العظام، لأنها تحقن في الفراغات، فتأخذ نفس شكلها، إضافة إلى أنها لا تحتاج إلى استخدام مضادات البكتريا بعد الاستخدام.



لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني
TT

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

صمم نظام ذكاء اصطناعي جديد توربين رياح لأول مرة في التاريخ، وفقاً لمطوره.

نظام ذكاء هندسي ثوري

وأعلنت شركة «EvoPhase» البريطانية أن الذكاء الاصطناعي الخاص بها تخلى عن جميع القواعد الراسخة في هندسة مثل هذه الأجهزة. وبناءً على اختباراتها، فإن اختراعها أكثر كفاءة بسبع مرات من التصميمات الحالية.

تتكون «شفرة برمنغهام» The Birmingham Blade -كما تسمي الشركة التوربين- من ست أذرع موازية للأرض متصلة بمحور عمودي مركزي. وتحتوي كل ذراع على شفرة رأسية، وسطح به موجتان تغيران زاوية هجومهما عبر ارتفاعها وطولها.

لعمل مع سرعات رياح منخفضة

يتم تحسين توربينات الرياح التقليدية لسرعات رياح تبلغ نحو 33 قدماً في الثانية. في المقابل، تم تصميم «الشفرة» لسرعات الرياح المتوسطة المنخفضة النموذجية للمناطق الحضرية مثل برمنغهام، والتي تبلغ نحو 12 قدماً في الثانية. هذا يزيد قليلاً عن ثمانية أميال (13كلم تقريباً) في الساعة.

وتم تحسين التصميم للعمل بين المباني الشاهقة التي تنتج أنماط اضطراب تؤثر على فاعلية تصميمات التوربينات الحضرية الأخرى. وإذا ثبت أن هذا صحيح، فقد يفتح التصميم الباب أمام إنتاج كهرباء غير محدود في المباني المكتبية والسكنية بتكلفة تكاد تكون معدومة.

يقول ليونارد نيكوسان، كبير مسؤولي التكنولوجيا في الشركة، في بيان صحافي: «كان استخدام الذكاء الاصطناعي ضرورياً للتحرر من التحيزات طويلة الأمد التي أثرت على تصميمات التوربينات خلال القرن الماضي. سمح لنا الذكاء الاصطناعي باستكشاف إمكانيات التصميم خارج نطاق التجارب البشرية التقليدية».

وفقاً لنيكوسان، تمكن المصممون من «توليد واختبار وتحسين أكثر من 2000 تصميم لتوربينات الرياح في غضون أسابيع قليلة، ما أدى إلى تسريع عملية التطوير لدينا بشكل كبير وتحقيق ما كان يستغرق سنوات وملايين الجنيهات من خلال الطرق التقليدية».

سحر «التصميم التطوري»

«التصميم التطوري الموجه بالذكاء الاصطناعي» هو منهجية تقوم على نفس فكرة الانتقاء الطبيعي. تبدأ العملية بتوليد آلاف المتغيرات التصميمية التي يتم تقييمها وفقاً لوظيفة «البقاء للأفضل»، والتي تحدد مدى نجاح كل متغير في تلبية أهداف المشروع. ويختار الذكاء الاصطناعي أفضل البدائل لاستخدامها أساساً لتكرارات جديدة، وإعادة الجمع بين الميزات وتنويعها لتطوير إصدارات محسنة.

تتكرر هذه الخطوات حتى يصل الذكاء الاصطناعي إلى حل يحقق تحسين جميع العلامات المهمة مثل الكفاءة الديناميكية الهوائية، والاستقرار الهيكلي، والوزن، أو الاكتناز.

تقول الشركة إن عمليتها تتجنب التحيزات البشرية الموجودة في الهندسة التقليدية. بطبيعتها، تكون الهندسة التقليدية محدودة بالأفكار والمعرفة السابقة.

من ناحية أخرى، يستكشف الذكاء الاصطناعي مجموعة واسعة من الاحتمالات دون القيود في العقل البشري. عندما تجمع بين جيل الذكاء الاصطناعي والتكرار التطوري، يمكن أن يؤدي هذا إلى نتائج مبتكرة تتحدى غالباً الفطرة السليمة ولكنها لا تزال تعمل.

إن نهج التصميم التطوري هذا ليس جديداً تماماً، إذ استخدمت صناعة الطيران والفضاء برامج بهذه القدرات لسنوات. ومثلاً استخدمت شركة «إيرباص»، بالتعاون مع شركة «أوتوديسك»، عملية مماثلة لتصميم حاجز مقصورة خفيف الوزن للغاية لطائراتها من طراز A320وظهرت النتيجة مستوحاة من هياكل العظام الطبيعية، ما أدى إلى انخفاض الوزن بنسبة 45 في المائة مقارنة بالهياكل المماثلة المصممة بالطرق التقليدية.

كما طبقت شركة «جنرال إلكتريك» الخوارزميات التطورية في إعادة تصميم حامل محرك نفاث جديد، مما أدى إلى انخفاض وزن القطعة بنسبة 80 في المائة. وتستخدم وكالة «ناسا» أيضاً هذه التقنية منذ سنوات، ففي عام 2006 استخدمت الوكالة خوارزمية تطورية لتصميم «هوائي متطور».

نجاح توربين «برمنغهام بليد»

لقد طبق فريق المصممين بقيادة الدكتور كيت ويندوز - يول من جامعة برمنغهام هذه العملية التطورية لحل مشكلة تكافح العديد من تصميمات التوربينات لمعالجتها: كيفية العمل بكفاءة في البيئات الحضرية، حيث تكون الرياح أبطأ وأكثر اضطراباً بسبب المباني.

ويقول نيكوسان: «كنا بحاجة إلى توربين يمكنه التقاط سرعات الرياح المنخفضة نسبياً في برمنغهام مع إدارة الاضطرابات الناجمة عن المباني المحيطة. وكان لا بد أن يكون التصميم أيضاً مضغوطاً وخفيف الوزن ليناسب التركيبات على الأسطح».

* مجلة «فاست كومباني» خدمات «تريبيون ميديا»