خيارات واعدة تطيل أمد البطاريات

تعزز نمو أسواق الأجهزة الإلكترونية والسيارات الكهربائية

جهود مستمرة لتطوير بطاريات السيارات الكهربائية
جهود مستمرة لتطوير بطاريات السيارات الكهربائية
TT

خيارات واعدة تطيل أمد البطاريات

جهود مستمرة لتطوير بطاريات السيارات الكهربائية
جهود مستمرة لتطوير بطاريات السيارات الكهربائية

شحن الهاتف على وشك الانتهاء ولا يمكنك العثور على مكان لتوصيله بالكهرباء. ارتفعت درجة حرارة الكمبيوتر المحمول وتخشى أن تكون البطارية على وشك الاشتعال. إلى أي مدى يمكنك قيادة سيارتك الكهربائية بعيداً عن المنزل خشية انتهاء شحن البطارية؟

سيناريوهات عديدة نعيشها اليوم تعكس جميعها مدى الحاجة المتنامية إلى بطاريات قادرة على تخزين مزيد من الطاقة، لتدوم أطول فترة ممكنة، مع ضمان تحقيق عنصر الأمان أيضاً. لذلك لا يتوقف الباحثون عن العمل من أجل مزيد من التطوير. في هذا الإطار، طوّر باحثو جامعة موناش الأسترالية تصميماً جديداً لبطارية ليثيوم - كبريت، باستخدام أقطاب من رقائق الليثيوم المغلفة بمادة بوليمرية طورت على المقياس النانوي، بغرض تقليل كمية الليثيوم المطلوبة في البطارية الواحدة.

وأظهرت نتائج دراستهم، التي نشرت في دورية «الأنظمة المستدامة المتقدمة»، في 13 أكتوبر (تشرين الأول)، أن استخدام البوليمر النانوي أدى إلى استهلاك كمية أقل من الليثيوم، وتوفير مزيد من الطاقة لفترة زمنية أطول. ومن المتوقع أن تبلغ تكلفة البطارية الجديدة نصف سعر بطاريات الليثيوم أيون شائعة الاستخدام في الوقت الحالي، وفق الباحثون.

تقنيات مستدامة بيئياً

مع التحول إلى الطاقات المتجددة، أصبحت الحاجة إلى حلول أكثر استدامة لتخزين الطاقة أمراً بالغ الأهمية. وتعد بطاريات «الليثيوم - الكبريت Li-S» من التقنيات الناشئة لتخزين الطاقة، إذ تستخدم لتوفير طاقة أكبر مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون. إلا أن عملية العثور على الليثيوم واستخراجه ونقله تترك بصمة بيئية كبيرة، لذا فإن استخدام أقل قدر ممكن من الليثيوم يظل أمراً مهماً.

وهو ما علق عليه الباحث الرئيسي للدراسة، ديكلان ماكنمارا، من شركة «موناش إنجينييرنغ»، في تصريح لـ«الشرق الأوسط»: «تمكنا من تقليل كمية الليثيوم اللازمة لتصنيع البطارية. وبالتالي تقليل حجمها ووزنها وتكلفتها. ولا تحتوي بطاريات الليثيوم - كبريت على النيكل أو الكوبالت أو المنغنيز كما هو حال بطاريات الليثيوم - أيون، ما يجعلها أكثر قابلية لإعادة التدوير».

من جانبه، أوضح ماهر القاضي، الأستاذ المساعد بجامعة كاليفورنيا – لوس أنجلوس الأميركية أن «الجيل الحالي من بطاريات الليثيوم - أيون يعتمد على الأقطاب السالبة المصنوعة من الغرافيت، أما الأقطاب الموجبة فتصنع من أنواع مختلفة من المواد، مثل أكاسيد الكوبالت، الموجودة في الأجهزة الإلكترونية، وخليط المنغنيز والنيكل والكوبالت في السيارات الكهربية، وهي معادن مرتفعة السعر وذات بصمة بيئية كبيرة أيضاً، كما أن عمليات استخراجها قد يشوبها بعض المشكلات الأخلاقية مثل عمالة الأطفال».

وأضاف: «الكبريت كبديل هو عنصر يتوافر في القشرة الأرضية بكميات كبيرة، كما أنه يسهم بالفعل في تقليل وزن البطارية، لكنه شكك في أن تكون تطبيقاته في هذا المجال أقل حجماً. وعليه يرى القاضي أن تطبيقات بطاريات الليثيوم - كبريت تخدم أكثر مجالات الفضاء والطيران، وكذلك السيارات الكهربائية».

وتضع هذه الدراسة إطاراً جديداً لحماية معدن الليثيوم والكبريت من التحلل السريع، إذ تتضمن رقائق البوليمر ثقوباً صغيرة يقل حجمها عن نانومتر، جزء من مليار من المتر، ما يسمح لأيونات الليثيوم بالتحرك بحرية بينما تُمنع المواد الكيميائية الأخرى التي من شأنها مهاجمة الليثيوم.

قال ماكنمارا: «الليثيوم سلاح ذو حدين، فهو مملوء بالطاقة، لكن توظيفه ضمن بطاريات سيئة التصميم يؤدي لإهدار هذه الطاقة في التفاعلات الجانبية»، مشدداً على أن «هذا الطلاء يعد خطوة نحو بطاريات ليثيوم - كبريت عالية الكفاءة وسهلة التصنيع». ووفق ماكنمارا، فإن هذه التطورات تعد خطوة واعدة نحو اعتماد واسع النطاق لبطاريات ليثيوم - كبريت.

خيارات واعدة أخرى

من جانبه، قال البروفيسور ماثيو هيل، من جامعة موناش، وأحد باحثي الدراسة، إن سوق السيارات الكهربائية، والطائرات من دون طيار، والأجهزة الإلكترونية، تشهد نمط نمو حاداً، وهذا البحث جاهز تجارياً للتصنيع لدعم هذا النمو، مشدداً على أن إنتاج خيارات جديدة من البطاريات الاقتصادية والحساسة للبيئة سيكون أمراً مفيداً. وأضاف: «نتطلع إلى العمل مع الشركاء التجاريين لتطوير وتصنيع هذه التكنولوجيات». وهو ما أكد عليه ماكنمارا: «ينصب تركيزنا على الحلول العملية القابلة للتطوير. سنواصل في المستقبل العمل على ترجمة عملنا على المستوى البحثي إلى دورة الإنتاج. ونحن الآن بصدد إنشاء شركة ونتلقى حالياً استفسارات من المستثمرين المهتمين بالشراكة معنا».

وعن أبرز الخيارات الواعدة الأخرى التي يمكنها تحقيق متطلبات البشر في المستقبل القريب، قال القاضي: «بالإضافة إلى بطاريات الليثيوم - كبريت، تعد بطاريات الليثيوم - أيون فوسفات، من أشهر هذه الخيارات، نظراً لأن أقطابها من عناصر الحديد والفوسفور الموجودة بوفرة في الطبيعة، وهي عناصر رخيصة الثمن، مقارنة بالكوبالت والنيكل على سبيل المثال، بالإضافة إلى جدوى عمليات الشحن والتفريغ وإعادة التدوير الخاصة بهما، كما أنها أكثر أماناً والعمر الافتراضي لها أطول كثيراً من الأقطاب التقليدية». وأشار إلى أن «البطاريات التي تعتمد على السيلكون تجد اهتماماً بحثياً أيضاً الآن، لأن السيلكون غير نشط كيميائياً، وبالتالي أكثر أماناً ومن العناصر المتوافرة بشدة في الطبيعة».

وأضاف القاضي: «الأمر ذاته يسري على بطاريات الصوديوم - أيون، التي تجد الآن فرصة جيدة جداً نظراً لتوافر عنصر الصوديوم بكثرة في الطبيعة، حيث يبلغ مخزونه في القشرة الأرضية حوالي 21 مليون طن، وهي كمية كفيلة بأن تغطي احتياجات قطاع تصنيع السيارات الكهربائية». وأخيراً، تأتي «بطاريات الخارصين، وهو أيضاً من العناصر المتوافرة بكثرة في الطبيعة، ويتمتع بعامل أمان كبير».



كيف يتغير الجهاز المناعي للمتحولين جنسياً بعد العلاج الهرموني؟

كيف يتغير الجهاز المناعي للمتحولين جنسياً بعد العلاج الهرموني؟
TT

كيف يتغير الجهاز المناعي للمتحولين جنسياً بعد العلاج الهرموني؟

كيف يتغير الجهاز المناعي للمتحولين جنسياً بعد العلاج الهرموني؟

تقدم دراسة حديثة نظرة جديدة حول كيفية تأثير العلاج الهرموني المؤكد للجنس، على الجهاز المناعي، خاصة لدى الرجال المتحولين جنسياً أي أولئك الذين تم تصنيفهم كإناث عند الولادة والذين يتلقون العلاج بهرمون التستوستيرون (لكي يتحولوا إلى رجال).

دراسة مناعة المتحولين جنسياً

ويعد هذا البحث مهماً في فهم استجابة الجهاز المناعي لدى الأفراد المتحولين جنسياً وتداعياته المحتملة على قابلية الإصابة بالأمراض مثل العدوى الفيروسية واضطرابات المناعة الذاتية.

وقام الباحثون المشاركون من مركز بيتر برودين للطب الجزيئي قسم الطب في معهد كارولينسكا بالسويد في الدراسة المنشورة في مجلة «نيتشر (Nature)» في 4 سبتمبر (أيلول) 2024 بفحص عينات دم من 23 رجلاً متحولاً جنسياً قبل وبعد بدء العلاج بالتستوستيرون. وتتبعوا التغيرات في ثلاث نقاط زمنية وهي: قبل خضوعهم لعلاج هرموني لتغيير نوعهم الجنسي، وبعد ثلاثة أشهر من تلقي العلاج، وبعد عام منه.

استجابات مناعية متغيرة

ومع الاستمرار في العلاج تبدلت الاستجابات المناعية للمتحولين جنسياً وتحولت من نوع يوسم بصفة رئيسية بأنه مُنتِج لبروتينات محاربة للفيروسات، إلى نوع آخر يُنتج بصفة رئيسية البروتينات المرتبطة بنمو العضلات.

وتشير هذه النتائج إلى أن الهرمونات الجنسية تلعب دوراً في تنظيم المسارات المناعية ما يتسق مع الاتجاهات العالمية المعهودة لاحتمالات الإصابة بالأمراض بين كل من الرجال والنساء.

نقطة توازن تغير السلوك

وفي هذا السياق يفيد بيتر برودين قسم المناعة والالتهابات بإمبريال كوليدج لندن في المملكة المتحدة المؤلف المشارك في الدراسة بأنه مع ارتفاع مستويات هرمون التستوستيرون وانخفاض مستويات هرمون الإستروجين يبدو أن الجهاز المناعي يمر بنقطة توازن، ما يغير سلوكه وهذا يمكن أن يساعد في تفسير سبب كون الرجال أكثر عرضة للإصابة بالعدوى الفيروسية بشكل عام، بينما تكون النساء أكثر عرضة للإصابة بأمراض المناعة الذاتية.

الهرمونات الجنسية والإصابات بـ«كوفيد»

تعكس نتائج الدراسة الاتجاهات الواقعية في قابلية الإصابة بالمرض على سبيل المثال خلال جائحة «كوفيد – 19» كان معدل الوفيات بين الرجال أعلى بكثير من النساء عند الإصابة ربما لأن أجهزة المناعة لدى النساء تنتج مستويات أعلى من الإنترفيرونات من النوع الأول.

ومع ذلك، فإن النساء أكثر عرضة للإصابة بـ«كوفيد» طويل الأمد الذي يشبه الاضطرابات المناعية الذاتية - وهي حالات أكثر شيوعاً لدى النساء. وتشير أبحاث أخرى إلى أن انخفاض مستويات هرمون التستوستيرون لدى النساء قد يزيد من احتمالية الإصابة بـ«كوفيد» طويل الأمد، ما يعزز دور الهرمونات الجنسية في الاستجابات المناعية.

الأمراض المناعية الذاتية والعلاج الهرموني

إن الآثار المترتبة على الأمراض المناعية الذاتية، خاصة فيما يتعلق بالعلاج بالإستروجين للنساء المتحولات جنسياً، تثير المخاوف، إلا أن الدراسة ركزت على الرجال المتحولين جنسياً الذين يتلقون هرمون التستوستيرون. لكن الأطباء السريريين مثل عالم المناعة ماركوس التفيلد المدير العلمي لمعهد لايبنتز لعلم الفيروسات المسببة للأمراض البشرية بألمانيا يحذرون من أن العلاج بالإستروجين قد يزيد من خطر الإصابة بأمراض المناعة الذاتية.

وعلى الرغم من أن الدراسة لم تتناول العلاج بالإستروجين بشكل مباشر، فإن بعض الأطباء أبلغوا النساء المتحولات جنسياً بالفعل بهذه المخاطر المحتملة. إلا أن حجم العينة الصغير المكون من 23 مشاركاً يشير إلى أن هناك حاجة إلى مزيد من البحث لفهم هذه الروابط بشكل كامل.

الهرمونات ليست السبب الوحيد للإصابات

في حين تقدم الدراسة رؤى مهمة، يؤكد الباحثون أن الهرمونات ليست العامل الوحيد المؤثر، حيث يمكن أن يؤثر الكروموسوم «إكس (X)» الذي يحتوي على العديد من الجينات المرتبطة بالمناعة أيضاً على الاختلافات في نتائج المرض بين الجنسين.

وتلاحظ عالمة المناعة سابرا كلاين علم الأحياء الدقيقة الجزيئية وعلم المناعة في كلية جونز هوبكنز بلومبرغ للصحة العامة بالولايات المتحدة أن عزو الاختلافات في قابلية الإصابة بالمرض إلى الهرمونات فقط يبسط قضية معقدة.

البحوث المستقبلية

وأخيراً فإن هذه الدراسة تسلط الضوء على الحاجة إلى المزيد من البحث في كيفية تفاعل العلاج الهرموني مع حالات الجهاز المناعي بالنسبة للأفراد المتحولين جنسياً الذين يعانون من اضطراب المناعة الذاتية. وتوضح موازنة علاج التستوستيرون والأدوية المثبطة للمناعة التحديات التي يواجهها الأفراد المتحولون جنسياً الذين يتعاملون مع مشاكل صحية متعددة دون إرشادات علمية شاملة. كما تمثل الدراسة خطوة حاسمة نحو فهم الآثار الأوسع للعلاج الهرموني المؤكد للجنس على صحة المناعة للأفراد المتحولين جنسياً.