جهاز استشعار بيولوجي صيني صغير يكشف أسرار العرق

رقعة لاصقة يمكن ارتداؤها لرصد المؤشرات الحيوية

رسم توضيحي لعمل أجهزة استشعار العرق:
a - جهاز استشعار العرق المفرز من الغدد العرقية
b - تحليل مكونات العرق البيولوجية
رسم توضيحي لعمل أجهزة استشعار العرق: a - جهاز استشعار العرق المفرز من الغدد العرقية b - تحليل مكونات العرق البيولوجية
TT

جهاز استشعار بيولوجي صيني صغير يكشف أسرار العرق

رسم توضيحي لعمل أجهزة استشعار العرق:
a - جهاز استشعار العرق المفرز من الغدد العرقية
b - تحليل مكونات العرق البيولوجية
رسم توضيحي لعمل أجهزة استشعار العرق: a - جهاز استشعار العرق المفرز من الغدد العرقية b - تحليل مكونات العرق البيولوجية

كل أجسادنا تتعرق، فالعرق يلعب دوراً رئيسياً في التحكم بدرجة حرارة الجسم، عن طريق تبريد الجلد عبر التبخر. إلا أن بإمكانه كذلك حمل الأملاح والجزيئات الأخرى خارج الجسم عبر هذه العملية.

العرق مؤشر الصحة

في العصور الوسطى، كان الناس في أوروبا يلعقون الأطفال الرضع، وإذا وجدوا الجلد مالحاً، كانوا يعدّون ذلك مؤشراً على أن ثمة مرضاً خطيراً محتملاً. ونعلم اليوم أن الجلد المالح يمكن أن يكون مؤشراً على التليف الكيسي.

ويواصل العلماء حتى يومنا هذا، دراسة كيف يمكن للمواد الموجودة في العرق أن تكشف عن تفاصيل حول صحة الفرد. وفي كثير من الأحيان، يتعين عليهم الاعتماد على جمع عينات من الأشخاص في أثناء ممارسة تمارين رياضية شاقة، بهدف الحصول على عينات كبيرة كافية للتحليل.

لصقة استشعار بيولوجيالآن، طور باحثون في معهد هاربين للتكنولوجيا في الصين نظام استشعار يمكن ارتداؤه، بحيث يتولى جمع ومعالجة كميات صغيرة من العرق، مع الرصد المستمر. وأطلقوا على التصميم اسم «رقعة لاصقة إلكترونية نانوية ذكية من الغرافين متصلة بالجلد» skin - interfaced intelligent graphene nanoelectronic، أو «إس آي جي إن» «ساين» SIGN على سبيل الاختصار.

ونشر الباحثون نتائج دراستهم بدورية «المواد الوظيفية المتقدمة» Advanced Functional Materials. وذكرت مجلة «معهد المهندسين الكهربائيين الأميركيين أن رقعة استشعار «ساين» اللاصقة تعتمد على ثلاثة مكونات منفصلة لإنجاز مهمتها.

- أولاً: يجب نقل العرق من الجلد إلى غرف ميكروفلويدية (لتجميع أصغر الجزيئات السائلة الميكرووية).

- ثانياً: يتولى غشاء خاص إزالة الشوائب من السائل.

- وأخيراً، يجري نقل السائل إلى مستقبل بيولوجي يمكن ضبطه لاكتشاف أنواع المستقلبات (أي عناصر الاستقلاب أو التمثيل الغذائي داخل الجسم) المختلفة.

ويعتمد نظام النقل على مزيج من المواد المحبة للماء (أي الجاذبة للماء)، والمواد الكارهة للماء (الطاردة للماء). ويمكن لهذا النظام تحريك المحاليل المائية على طول قنوات دقيقة، حتى ضد حركة الجاذبية. ويتيح ذلك نقل عينات صغيرة بدقة، بغض النظر عن اتجاه الجهاز.

يجري نقل السائل إلى «غشاء يانوس» (وهو غشاء نانوي)، حيث يجري حجب الشوائب، ما يعني أن العينة التي تصل إلى المستشعر من المحتمل أن تقدم نتائج دقيقة.

وأخيراً، يصل العرق المنقى إلى جهاز استشعار بيولوجي مرن وهو مستشعر الغرافين، الذي يجري تنشيط عمله بواسطة إنزيمات مصممة لاكتشاف العلامة الحيوية المطلوبة. وبهذا يمكن التوصل إلى النتيجة بعد قياس العلامة البيولوجية في العينة بدقة.

قياسات مستمرة

من بين السمات المثيرة في رقعة «ساين»، قدرتها على توفير قياسات مستمرة. واختبر الباحثون الجهاز عبر دورات متعددة من العينات التي تحمل تركيزات معروفة من العلامة البيولوجية المستهدفة، وجاءت نتائجه بعد نحو خمس دورات على ذات المستوى من الدقة مثل نتائجه بعد دورة واحدة فقط. وتوحي هذه النتيجة بأنه يمكن ارتداؤه لفترة طويلة دون الحاجة إلى استبداله.

يمكن أن توفر القياسات المستمرة بيانات طولية مفيدة.

ومع ذلك، أوضحت تيس سكايرمي، كبيرة محللي التكنولوجيا في شركة الأبحاث «آي دي تيكس»، أن الأجهزة المستمرة يمكن أن يكون لها معدلات متفاوتة عند أخذ العينات. وأشارت إلى أن الأجهزة تحتاج كذلك إلى تحسين «عمر البطارية والمعايرة ودقة البيانات».

وقد ركز الباحثون الصينيون على اللاكتات lactate، وهو مستقلب يمكن استخدامه لتقييم مستويات ممارسة الشخص للتمارين الرياضية والشعور بالإجهاد، بوصفه المؤشر الحيوي الأولي الذي يجب رصده. ولهذه الوظيفة أهمية خاصة للرياضيين، لكن يمكن كذلك الاستفادة منها لمراقبة الحالة الصحية للعاملين في الوظائف التي تتطلب نشاطاً بدنياً شاقاً، خاصة في ظروف العمل الخطرة أو القاسية.

كما طور الباحثون حزمة لضم جهاز الاستشعار داخلها، مصممة لتقليل استهلاك الطاقة، باستخدام وحدة تحكم دقيقة منخفضة الطاقة. وتتضمن كذلك شريحة اتصالات عبر تقنية «بلوتوث» لنقل البيانات لا سلكياً من رقعة «ساين» اللاصقة. ويتيح التصميم ساعتين من الاستخدام المتواصل دون شحن، أو ما يصل إلى 20 ساعة في وضع الاستعداد.

وما يلفت الانتباه في هذا الشأن أن الخبراء ليسوا كلهم مقتنعين بأن المؤشرات الحيوية الموجودة في العرق يمكن أن توفر بيانات صحية دقيقة. ويقول جيسون هيكنفيلد، مدير مختبر «نوفيل ديفايس لاب» في جامعة سينسيناتي الأميركية، الذي تركز أبحاثه على أجهزة الاستشعار الحيوي القابلة للارتداء المعنية بالعرق وصولاً إلى السائل الخلالي بين الأوعية الدموية والخلايا، أن «الغلوكوز واللاكتات في العرق أقل جودة عن القياسات الأخرى التي يمكن إجراؤها بالاعتماد على السائل الخلالي باستخدام أجهزة مثل تلك المستخدمة في مراقبة الغلوكوز».


مقالات ذات صلة

محادثات مصرية - أوروبية لتعزيز مكافحة «الهجرة غير النظامية»

شمال افريقيا فعاليات الجولة الرابعة رفيعة المستوى حول الهجرة بين مصر والاتحاد الأوروبي (الخارجية المصرية)

محادثات مصرية - أوروبية لتعزيز مكافحة «الهجرة غير النظامية»

بهدف تعزيز جهود مكافحة «الهجرة غير النظامية» إلى أوروبا، استضافت العاصمة المصرية القاهرة، فعاليات الحوار الرفيع المستوى حول الهجرة بين مصر والاتحاد الأوروبي.

«الشرق الأوسط» (القاهرة)
أوروبا جانب من المحادثات بين بوتين وأوربان في الكرملين الجمعة (مكتب رئيس الوزراء المجري - إ.ب.أ)

البرلمان الأوروبي يدين زيارة رئيس وزراء المجر لروسيا

صوّت البرلمان الأوروبي على قرار اليوم (الأربعاء)، لإدانة اجتماع رئيس الوزراء المجري فيكتور أوربان بالرئيس الروسي فلاديمير بوتين في الكرملين.

«الشرق الأوسط» (ستراسبورغ)
الولايات المتحدة​ الرئيس الأميركي السابق والمرشح الجمهوري للانتخابات دونالد ترمب إلى جانب جي دي فانس (رويترز)

«خبر سيئ» لأوكرانيا... خبراء أوروبيون يحذرون من اختيار فانس نائبا للرئيس

يُعدّ اختيار المرشح الجمهوري للرئاسة الأميركية، دونالد ترمب، جيمس ديفيد (جي دي) فانس لمنصب نائب الرئيس سبباً في إثارة المخاوف في أوروبا.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
المشرق العربي مستوطنون إسرائيليون في مستوطنة إيفياتار بالضفة الغربية (أ.ب)

الاتحاد الأوروبي يفرض عقوبات جديدة على مستوطنين إسرائيليين «متطرفين»

أعلن الاتحاد الأوروبي، الاثنين، فرض عقوبات على 5 إسرائيليين بينهم من يسميهم «مستوطنين متطرفين» و3 منظمات بسبب انتهاكات ضد الفلسطينيين في الضفة الغربية.

«الشرق الأوسط» (بروكسل )
أوروبا رئيسة وزراء إستونيا كايا كالاس (أ.ف.ب)

رئيسة وزراء إستونيا تستقيل لتولي منصب مسؤولة السياسة الخارجية بالاتحاد الأوروبي

قالت الرئاسة في إستونيا، إن رئيسة الوزراء كايا كالاس قدّمت استقالتها، الاثنين، لتولي منصب مسؤولة السياسة الخارجية بالاتحاد الأوروبي.

«الشرق الأوسط» (فيلنيوس)

تباين طبيعي جيني يؤثر على نجاح دواء لعلاج الآلام المزمنة لدى النساء

تباين طبيعي جيني يؤثر على نجاح دواء لعلاج الآلام المزمنة لدى النساء
TT

تباين طبيعي جيني يؤثر على نجاح دواء لعلاج الآلام المزمنة لدى النساء

تباين طبيعي جيني يؤثر على نجاح دواء لعلاج الآلام المزمنة لدى النساء

أظهرت الأبحاث التي أجرتها جامعة إدنبرة في المملكة المتحدة أن النساء اللاتي يعانين من آلام الحوض المزمنة واللاتي يحملن أيضاً متغيراً وراثياً في جين «نيوريجولين 3 (NRG3)» هن أكثر عرضة للاستجابة للعلاج باستخدام دواء «غابابنتين».

ويعاني ما يصل إلى 26 في المائة من النساء ما بعد الولادة من آلام مزمنة في الحوض، على الرغم من أنه يتم تشخيصها أحياناً على أنها أحد أعراض حالات مثل التهاب بطانة الرحم من خلال إجراءات التحقيق مثل تنظير البطن. ولكن وفي نحو 55 في المائة من الحالات يظل سبب الألم غير معروف.

الاستجابة للدواء

اختبرت الدراسة الحالية التي نُشرت في مجلة «آي ساينس (iScience)» في 15 يوليو (تموز) 2024، 71 امرأة لتقييم سبب استجابة البعض للدواء وعدم استجابة البعض الآخر. واستجابت 29 أمراه للدواء ولم تشهد 42 منهن أي تحسن.

وكشف التحليل الجينومي عن أن متغيراً وراثياً محدداً موجوداً في منطقة غير مشفرة في الجين نيوريجولين 3 NRG3 (rs4442490) تنبأ بشكل كبير باستجابة «غابابنتين (gabapentin)» للألم.

وقال المؤلف الأول سكوت ماكنزي الباحث في مركز الصحة الإنجابية بجامعة إدنبرة في الدراسة إن العامل الوراثي الذي يمكنه التنبؤ بمدى نجاح «غابابنتين» في المرضى يوفر احتمالية علاج مخصص لكل امرأة، ويوفر رؤى لا تقدر بثمن لفهم الألم المزمن، حيث يمكن استخدام العلامة الجينية لتحسين قرارات العلاج الشخصية وتقليل الآثار الضارة للنساء اللاتي يعانين من آلام الحوض.

عقار «غابابنتين»

ووغالباً ما يتم وصف عقار «غابابنتين» للنساء اللاتي يعانين من آلام الحوض المزمنة وهو دواء مضاد للاختلاج ومسكن للألم العصبي، حيث أظهرت تجربة اختبرت فاعليتها لدى النساء المصابات بهذه الحالة نُشرت في 26 سبتمبر (أيلول) 2020 في مجلة «لانسيت (The Lancet)» برئاسة البروفسور أندرو هورن وحدة علم الوراثة البشرية ومركز الصحة الإنجابية بمعهد كوينز للأبحاث الطبية جامعة إدنبرة بالمملكة المتحدة، عدم وجود فوائد كبيرة له مقابل العلاج الوهمي بشكل عام. ومع ذلك أظهر تحليل إضافي للبيانات أن نحو 40 في المائة من النساء اللاتي تناولن غابابنتين استفدن من العلاج في الحالات المزمنة.

وظيفة المتغير الجيني

وبحث المشاركون في الدراسة الجديدة عن معلومات حول وظيفة متغير rs4442490 في عينة كبيرة من البنك الحيوي في المملكة المتحدة بما في ذلك البيانات الجينية وبيانات تصوير الدماغ، وأظهروا أن هناك اختلافات في سمات الدماغ لدى أولئك الذين لديهم هذا المتغير، ما يشير إلى أنه قد يكون لديهم اختلاف عصبي يفسر سبب كون «غابابنتين» أكثر فاعلية بالنسبة لهم من عامة السكان. فقد ثبتت العديد من المجموعات أن المتغيرات الجينية في جين «نيوريجولين 3» متورطة في مجموعة من الاضطرابات العصبية والنفسية بما في ذلك تأخر النمو والضعف الإدراكي والعجز الانتباهي والاضطرابات الذهانية مثل الفصام. بالإضافة إلى ذلك تظهر الأدلة الحديثة أن المتغيرات الجينية الشائعة تربط بين الأنماط الظاهرية للألم المزمن من جهة وبين العديد من السمات التي يقدمها التصوير العصبي.

دور الجين في الأمراض التنكسية العصبية

وكانت مقالة سابقة نشرت في مجلة Frontiers in Aging Neuroscience في 9 أبريل (نيسان) 2021 برئاسة غوان يونغ أوي من مركز علم الأعصاب بكلية الطب بجامعة شانتو في الصين وزملائه، قد لخصت الأبحاث حول التغيرات وأدوار النيوريجولينات في الأمراض التنكسية العصبية.

وتتميز الأمراض التنكسية العصبية بما في ذلك مرض ألزهايمر ومرض باركنسون والتصلب الجانبي الضموري عادةً بفقدان الخلايا العصبية التدريجي والاختلالات العصبية في الجهاز العصبي، ما يؤثر على كل من الذاكرة والوظائف الحركية.

وتلعب النيوريجولينات دوراً مهماً في تطوير وصيانة وإصلاح كل من الجهاز العصبي المركزي والجهاز العصبي المحيطي من خلال مسار إشارات معينة كما أنها تنظم نقل الإشارات بين الخلايا المتعددة وتشارك في مجموعة واسعة من العمليات البيولوجية مثل التمايز والهجرة وتكوين «الميالين (myelin)» وهي مادة غنية بالدهون تحيط بمحاور الخلايا العصبية أي الأسلاك الكهربائية للجهاز العصبي لعزلها وزيادة معدل مرور النبضات الكهربائية على طول المحور العصبي.

وهنا نجد دعمًا للتأثير البيولوجي العصبي لـ«النيوريجولين 3 ـ NRG3» في سياق فاعلية عقار «غابابنتين» في علاج آلام الحوض المزمنة، حيث إن التكرار الناجح أو التحقق من الصحة سيوفر دليلاً أقوى لدعم المشاركة البيولوجية لهذا الجين ويمهد الطريق للفائدة المحتملة للتنميط الجيني SNP genotyping وهو اختبار قائم على التنبؤ بالاستجابة الدوائية وتقسيم الأفراد إلى طبقات، يحتمل أن تستفيد من العلاج بعقار «غابابنتين».

حقائق

26 في المائة

من النساء تقريباً يعانين من آلام مزمنة في الحوض بعد الولادة