التغير المناخي: 40 % من سكان العالم سيعيشون خارج «المكانة المناخية البشرية»

الكوكب دشن فعلاً بداية عصر «الاحتباس الحراري»

التغير المناخي: 40 % من سكان العالم سيعيشون خارج «المكانة المناخية البشرية»
TT

التغير المناخي: 40 % من سكان العالم سيعيشون خارج «المكانة المناخية البشرية»

التغير المناخي: 40 % من سكان العالم سيعيشون خارج «المكانة المناخية البشرية»

يزداد الإجماع الجديد داخل المجتمع العلمي بشأن تغير المناخ: ربما يكون هدف الحد من الاحتباس الحراري العالمي إلى 1.5 درجة مئوية بحلول عام 2050، كما هو منصوص عليه في اتفاقية باريس، بعيد المنال.

بداية عصر «الاحتباس الحراري»

لقد شهدنا بالفعل أول عام تقويمي كامل يتجاوز هذه العتبة، حيث كان متوسط ​​درجة الحرارة العالمية في العام الماضي أعلى بمقدار 1.6 درجة مئوية من متوسط ​​عصر ما قبل الصناعة. وبينما لا يكفي عام واحد على هذا المستوى للتأكيد دون أدنى شك على أن هدف اتفاقية باريس قد انتهى، وقد توصلت الكثير من الأبحاث العلمية الحديثة إلى الاستنتاج المزعج نفسه بأن عصراً جديداً من الاحتباس الحراري قد بدأ بالفعل.

إلى أي مدى ستصبح الأمور ساخنة خلال حياتنا؟ إن الإجابة على هذا السؤال سوف تتحدد إلى حد كبير من خلال مدى السرعة التي نستطيع بها أن نتخلص من الوقود الأحفوري، ومع استمرار ارتفاع انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري العالمي - ووصولها إلى مستويات قياسية جديدة - فإن هذا يظل غير مؤكد.

تكهنات علمية

ولكن الباحثين قادرون على التكهن. فهم يقولون الآن إننا على المسار الصحيح نحو ارتفاع درجة حرارة الأرض بنحو 2.7 درجة مئوية بحلول نهاية القرن. وهذا يعني أن العالم سوف يكون في المتوسط ​​أكثر دفئاً في عام 2100 مقارنة بما كان عليه في مطلع القرن العشرين وأكثر دفئاً مما هو عليه اليوم.

قد لا يبدو هذا كثيراً، ولكن ارتفاع درجة الحرارة بنحو 2.7 درجة مئوية سوف يؤثر على كل جانب تقريباً من جوانب الحياة البشرية، بطرق كبيرة وصغيرة.

مستقبل أكثر خطورة

فكيف ستكون الحياة في هذا العالم الأكثر دفئاً؟ إن الإجابة عن هذا السؤال بأي قدر من اليقين أمر صعب؛ لأن الكثير يعتمد على كيفية استجابة الكثير من الأنظمة المعقدة والمترابطة على الأرض. ولكن علماء المناخ يتفقون على أن المستقبل الأكثر دفئاً هو مستقبل أكثر خطورة.

«أحب أن أفكر في تشبيهات جيدة»، كما يقول لوك جاكسون، الأستاذ المساعد في الجغرافيا الطبيعية بجامعة درهام في المملكة المتحدة. «لذا؛ إذا تخيلت أن تسجيل هدف يمثل حدثاً متطرفاً، فكلما كان الهدف أكبر، زادت احتمالية تسجيلك له. نحن نوسع أعمدة المرمى».

توقعات علمية محتملة

لكن إذا أردنا أن نحاول أن نكون أكثر تحديداً، فهناك توقعات مدعومة بالعلم. هذه بعض التغييرات الأكثر احتمالاً، وتأثيراتها المحتملة.

* صيف لا نهاية له في نصف الكرة الشمالي. سيشغل الصيف جزءاً أكبر من العام بحلول عام 2100، ويمتد من نحو 95 يوماً إلى 140 يوماً. ستظهر درجات الحرارة الشبيهة بالصيف في وقت أبكر بكثير؛ ما يختصر فصل الربيع، ويستمر حتى الخريف.

سيصبح الشتاء أكثر دفئاً أيضاً، على الرغم من وجود بعض الجدل حول ما إذا كانت العواصف الشتوية الشديدة ستصبح أكثر شيوعاً مع تغير المناخ. وفي الكثير من الأماكن، ستكون المواسم الأكثر دفئاً لا تُطاق، مع موجات حر خانقة تستمر لأسابيع متتالية.

* مدن أميركية شديدة الحرارة. وبفضل تأثير ظاهرة «جزر الحرارة الحضرية» urban heat island effect، سوف تكون المدن شديدة الحرارة بشكل خاص. على سبيل المثال، قد تشهد سان أنطونيو ست موجات حر سنوياً، مع بقاء درجات الحرارة حول 35 درجة مئوية، وأحياناً لمدة تصل إلى شهر في المرة الواحدة. وإلى الشمال، سوف تشهد مدينة نيويورك ثماني موجات حر سنوياً، بعضها يستمر لمدة أسبوعين. وفي سياق ذلك، في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، كان متوسط ما تشهده نيويورك أقل من موجة حر واحدة سنوياً.

*مكيفات هواء غير بيئية أكثر. وسوف يكون تكييف الهواء منقذاً حقيقياً للحياة، وسوف يزداد عدد الأشخاص الذين يستخدمون تكييف الهواء بشكل كبير. (ومن المفارقات أن كل هذه المكيفات الجديدة من المرجح أن تساهم في زيادة انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري في الغلاف الجوي). ومع ذلك، ستستمر الوفيات المرتبطة بالحرارة في الارتفاع إلى 20 ألف حالة وفاة سنوياً في الولايات المتحدة، وهذا تقدير متحفظ.

40 % من السكان خارج «المكانة المناخية البشرية»

مع ارتفاع درجات الحرارة بمقدار 2.7 درجة مئوية، ستنمو حصة سكان العالم الذين يعيشون في مناطق خارج «المكانة المناخية البشرية»»human climate niche» (نطاق درجة الحرارة التي يمكن للحياة البشرية أن تزدهر فيها) من 9 في المائة إلى 40 في المائة.

* حرارة غير مسبوقة. وسوف تتأثر البلدان ذات الدخل المنخفض والمتوسط ​​بشكل غير متناسب. ففي الهند، الدولة الأكثر اكتظاظاً بالسكان في العالم، سوف يشعر نحو 600 مليون شخص بحرارة غير مسبوقة خارج هذه منطقة المكانة المناخية البشرية. ومن بين البلدان الأخرى المتضررة بشدة نيجيريا، وإندونيسيا، والفلبين، وباكستان، والسودان والنيجر.

*القطب الشمالي سيخلو من الجليد صيفاً. ومن المتوقع أن يكون القطب الشمالي «خالياً من الجليد عملياً» خلال فصل الصيف. وسوف يؤدي هذا إلى تسريع ظاهرة الاحتباس الحراري بشكل أكبر، كما يهدد منازل وسبل عيش وثقافات ملايين البشر في مناطق القطب الشمالي، ناهيك عن الحياة البرية والنظم البيئية.

الحرائق والأمراض

*حرائق الغابات. . بحلول عام 2100، قد يزيد عدد الحرائق الشديدة بنسبة 50 في المائة على مستوى العالم. وسوف تكون الغابات الشمالية في كندا وألاسكا وروسيا معرَّضة للخطر بشكل خاص. وسوف تصبح أحداث مثل حرائق الغابات الكندية في عام 2023، والتي أحرقت أكثر من 37 مليون فدان وأرسلت أعمدة من الدخان تتصاعد عبر الولايات المتحدة، أكثر شيوعاً. وفي الوقت نفسه، من المرجح أن نصبح أفضل في التنبؤ بحرائق الغابات وتتبعها، ومن باب الضرورة المحضة، ستحتوي المزيد من المدن على ملاجئ للهواء النظيف مع أنظمة ترشيح حيث يمكن حماية الناس من دخان حرائق الغابات.

*امراض الدفء. من المرجح أن ترتفع الأمراض التي ينقلها البعوض مثل حمى الضنك وزيكا وحمى غرب النيل والحمى الصفراء، حيث يعني المزيد من الدفء المزيد من الأيام التي يمكن للفيروسات خلالها الانتشار. وبينما تستمر «فترة ذروة انتقال» فيروس غرب النيل حالياً نحو ثلاثة أشهر سنوياً في ميامي، فإن من المرجح أن تزداد إلى نحو خمسة أشهر.

*ملاريا الجنوب نحو الشمال. في معظم أنحاء الجنوب العالمي، ستصبح درجات الحرارة شديدة الحرارة بحيث لا تنتشر الملاريا، ولكن الظروف لهذا المرض ستصبح أكثر ملاءمة في أجزاء أخرى من العالم، بما في ذلك أوروبا وأميركا الشمالية وآسيا الوسطى. وفقاً لمعهد الموارد العالمية، «مع ظهور تقارير عرضية عن الملاريا المكتسبة محلياً في أوروبا والولايات المتحدة، هناك قلق متزايد من أن الملاريا قد تتسلل إلى أماكن لم تشهدها في الذاكرة الحية».

المدن الغارقة

في سيناريو ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 2.7 درجة مئوية ستستمر الصفائح الجليدية والأنهار الجليدية في الذوبان، وستسخن مياه البحر وتتمدد. وبحسب اللجنة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ، فإن مستويات سطح البحر في هذا السيناريو قد ترتفع بنحو قدمين في المتوسط ​​في مختلف أنحاء العالم بحلول عام 2100. ويقول بيدرو كونسيساو، مدير مكتب تقرير التنمية البشرية التابع لبرنامج الأمم المتحدة الإنمائي: «إن هذا من شأنه أن يعرض عقوداً من التقدم في التنمية البشرية في المناطق الساحلية المكتظة بالسكان والتي تعد موطناً لواحد من كل سبعة أشخاص في العالم للخطر».

* سواحل مهددة. وسوف يكون التأثير أكثر تطرفاً في المناطق التي تعاني بالفعل ارتفاع مستويات سطح البحر عن المتوسط، مثل الساحل الشرقي للولايات المتحدة واليابان والساحل الغربي لأميركا الجنوبية. على سبيل المثال، قد تشهد مدينة نيويورك ارتفاع مستويات المياه بأكثر من 3 أقدام بحلول نهاية القرن. وسوف تصبح الفيضانات الناجمة عن المد العالي مصدر إزعاج منتظماً في الكثير من الأماكن، حيث تتسرب المياه إلى شوارع المدينة وواجهات المحال التجارية كل يوم لبضع ساعات قبل أن تتراجع، مما يجعل من الصعب بشكل متزايد العيش أو ممارسة الأعمال بالقرب من الواجهة البحرية. كما ستصبح الفيضانات الناجمة عن العواصف الشديدة مثل الأعاصير أكثر تواتراً. ويقول جاكسون: «بشكل تقريبي، سوف تشهد الغالبية العظمى من السواحل العالمية حدثاً يحدث كل مائة عام في الوقت الحاضر كل عام. ويصبح الحدث المتطرف اليوم حدثاً طبيعياً في الغد».

الدول - الجزر. بالنسبة للكثير من الدول الجزرية المنخفضة، فإن التحدي المتمثل في ارتفاع مستوى سطح البحر والعواصف المدارية الأكثر شدة سيكون وجودياً. وتتوقع الأمم المتحدة أن تشهد جزر الباهاما وجزر فيرجن البريطانية وجزر كايمان وجيرنزي وجزر المالديف وجزر مارشال وهولندا وسانت مارتن وسيشيل وجزر توركس وكايكوس وتوفالو غمراً دائماً بنسبة 5 في المائة على الأقل من أراضيها بحلول نهاية القرن. يعيش معظم سكان هذه المناطق على بعد أميال قليلة من الشاطئ؛ مما يعرضهم لخطر جسيم.

* غرق مدن الساحل الكبرى. في الوقت نفسه الذي ترتفع فيه مستويات سطح البحر، ستغرق المدن الساحلية الكبرى الواقعة على دلتا الأنهار - مثل نيو أورليانز وهيوستن وشنغهاي - مع ضخ المزيد من المياه من الأرض لأشياء مثل الشرب والري؛ ما يتسبب في ضغط الرواسب. ويؤكد جاكسون: «إن هذا يشكل مصدر قلق كبير لمدننا الكبرى على مستوى العالم؛ لأن هذه الأماكن هي من أكثر الأماكن كثافة سكانية على وجه الأرض. وفي الكثير من المواقع، لا توجد حماية ساحلية كافية للتعامل مع هذه المشكلة، والمدة التي قد تستغرقها بناء دفاعات ساحلية من أجل استيعاب هذه المشكلة، بصراحة، غير قابلة للتحقيق».

وتشهد إندونيسيا هذا بالفعل، وقد خططت لنقل عاصمتها جاكرتا بالكامل بدلاً من محاولة إبقاء المياه تحت السيطرة. وقد تتبعها في نهاية المطاف مجموعات سكانية أخرى. بعد كل شيء، «التراجع هو شكل من أشكال التكيف»، كما يقول جاكسون. ووفقاً للجنة الدولية للتغيرات المناخية، فإن مستويات سطح البحر ستستمر في الارتفاع لقرون، وستظل مرتفعة لآلاف السنين.

نقص الغذاء

* إنتاج غذائي مهدد. ستؤدي الفيضانات والإجهاد الحراري وأنماط الطقس المتغيرة إلى جعل زراعة المحاصيل وتربية الماشية أكثر صعوبة. ويشير أحد التقديرات إلى أن ما يصل إلى 30 في المائة من إنتاج الغذاء في العالم قد يكون معرضاً للخطر بحلول عام 2100 إذا ارتفعت درجات الحرارة بمقدار 3.5 درجة مئوية. ولكن عند 2.7 مئوية، قد تكون النسبة أقل قليلاً، ولكنها لا تزال مدمرة لملايين البشر.

* فشل المحاصيل والجوع.

ووفقاً للبنك الدولي، فإن «نحو 80 في المائة من سكان العالم الأكثر عرضة للخطر من فشل المحاصيل والجوع بسبب تغير المناخ يعيشون في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى وجنوب آسيا وجنوب شرق آسيا».

وسوف يلاحق خطر سوء التغذية هذه السكان. ويقول كاي كورنهوبر، وهو عالم أبحاث يدرس مخاطر المناخ المستقبلية في المعهد الدولي لتحليل النظم التطبيقية، وأستاذ مساعد في كلية كولومبيا للمناخ، إن مشاكل الغذاء في مناطق أخرى، مثل الولايات المتحدة وأوروبا، ستكون مزعجة في البداية وتنمو بمرور الوقت. ويضيف: «يبدأ الأمر بهذه الإزعاجات الصغيرة، مثل عدم توفر الخضروات المفضلة لديك لمدة أسبوع أو نحو ذلك بسبب حدوث فيضان ضخم أو موجة حر أو حرائق غابات في إسبانيا، على سبيل المثال. هذه الأشياء تحدث بالفعل، أليس كذلك؟».

وبالتدريج، قد يصبح انخفاض إنتاج المحاصيل الأساسية مثل الذرة والأرز والقمح هو القاعدة. ويتوقع أحد التحليلات أنه بحلول عام 2030، قد تشهد ولاية أيوا انخفاض إنتاج الذرة بنسبة 25 في المائة بسبب تغير المناخ، وقد ينخفض ​​إنتاج فول الصويا في مينيسوتا بنسبة تصل إلى 19 في المائة، وقد ينخفض ​​إنتاج القمح في كانساس بنسبة 9 في المائة. ومن دون التكيف، ستستمر هذه الأرقام في الارتفاع حتى عام 2100، مما يهدد سبل عيش المزارعين، فضلاً عن سلاسل إمدادات الغذاء والتغذية في الولايات المتحدة.

يقول جيرالد نيلسون، الأستاذ الفخري في كلية الزراعة والعلوم الاستهلاكية والبيئية بجامعة إلينوي في أوربانا شامبين: «ليست المحاصيل والثروة الحيوانية هي المتضررة فقط. سيعاني العمال الزراعيون الذين يزرعون ويزرعون ويحصدون الكثير من الطعام الذي نحتاج إليه أيضاً بسبب التعرض للحرارة؛ مما يقلل من قدرتهم على القيام بالعمل في الحقل».

إن تدهور التربة وفقدان التنوع البيولوجي وانهيار النظم الإيكولوجية بسبب تغير المناخ من شأنه أن يجعل النباتات أكثر عرضة للإصابة بالأمراض ويزيد من تفاقم خطر فشل المحاصيل. كما سترتفع أسعار المواد الغذائية في جميع أنحاء العالم. والواقع أن هذا يحدث بالفعل: ففي عام 2023، كان الطقس المتطرف هو المحرك الرئيسي لتقلب أسعار المواد الغذائية. ويقول الباحثون إنه بين الآن وعام 2035، قد ترتفع أسعار المواد الغذائية العالمية بنسبة تصل إلى 3 في المائة كل عام بسبب تغير المناخ.

الهجرات الجماعية وزيادة الصراع

من الصعب معرفة كيف ستبدو أنماط الهجرة البشرية في السنوات المقبلة، ولكن الكثير من الناس لن يكون لديهم خيار سوى الانتقال من المناطق الريفية أو عبر الحدود للبحث عن عمل وطعام وموئل بشري قابل للحياة. ومن المرجح أن تؤدي هذه الهجرات الجماعية إلى إثارة الصراع والارتباك. وسترتفع محاولات دخول الولايات المتحدة عبر الحدود الجنوبية مع مواجهة السكان في «الممر الجاف» في أميركا الوسطى لانعدام الأمن الغذائي. وحتى فكرة مكان حدود الدولة قد تصبح موضع تساؤل.

«إن حدود بلدك محددة، على الأقل على طول سواحلها، من خلال موقع المد العالي»، كما يوضح جاكسون. «إذا تحرك خط الساحل الخاص بك إلى الداخل (بسبب ارتفاع مستوى سطح البحر) فإن منطقتك الاقتصادية سوف تتحرك أيضاً».

إن كل هذا قاتم للغاية، كما أعلم. وهو لا يزال في بدايته. ولكن الخبر السار الدائم هو أننا لا نزال قادرين على تغيير المستقبل. والواقع أننا فعلنا ذلك بالفعل. فقبل عشر سنوات فقط، كان العلماء يتوقعون ارتفاع درجة حرارة العالم بمقدار 3.6 درجة مئوية بحلول نهاية القرن. ومنذ ذلك الحين، يبدو أن السياسات الحكومية الجديدة، والارتفاع السريع للطاقة المتجددة، قد أحدثا تأثيراً كبيراً. ومع ذلك، لا يزال هناك الكثير الذي يتعين القيام به.

ويقول كورنهوبر: «لن ينتهي العالم مثل لعبة كمبيوتر بحلول نهاية القرن، بل سيستمر ذلك بعد ذلك، وستستمر درجات الحرارة والطقس المتطرف في التدهور إلى أن نتمكن من التخلص التدريجي من الوقود الأحفوري».

* مجلة «فاست كومباني» - خدمات «تريبيون ميديا»

حقائق

نحو 80 %

من سكان العالم الأكثر عرضة للخطر بسبب فشل المحاصيل والجوع نتيجة تغير المناخ يعيشون في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى وجنوب آسيا وجنوب شرق آسيا


مقالات ذات صلة

كو المرشح لـ«الأولمبية»: التعامل مع تأثير تغير المناخ من أولوياتي

رياضة عالمية سيباستيان كو المرشح لرئاسة اللجنة الأولمبية الدولية (أ.ب)

كو المرشح لـ«الأولمبية»: التعامل مع تأثير تغير المناخ من أولوياتي

قال البريطاني السابق، سيباستيان كو، إن تأثير تغير المناخ على الرياضة العالمية وجدول منافساتها سيكون أولويته في حال فوزه بمنصب رئاسة «الأولمبية».

«الشرق الأوسط» (جنيف)
بيئة تضاعف معدل ارتفاع مستوى سطح البحر على مدى 30 عاماً حيث ارتفع مستواه عالمياً بمقدار 10 سنتيمترات منذ بدء تسجيل بيانات ارتفاع المحيطات عبر الأقمار الاصطناعية في عام 1993 (رويترز)

«ناسا»: مستويات سطح البحار ارتفعت أكثر من المتوقع عام 2024

ارتفعت مستويات سطح البحار على مستوى العالم في عام 2024 أكثر من المتوقع بسبب التمدد الحراري لمياه البحار وذوبان الصفائح والأنهار الجليدية.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
الاقتصاد أبراج لشركات عالمية ومحلية في وسط برلين (رويترز)

غالبية الشركات في ألمانيا ترى أهداف المناخ غير واقعية

ترى أكثر من ثلثي شركات البلديات في ألمانيا حالياً أنه من غير الواقعي أن تتمكن ألمانيا من تحقيق أهدافها المناخية بحلول عام 2045.

«الشرق الأوسط» (برلين)
بيئة جبل جليدي يطفو في البحر بجزيرة غرينلاند (أ.ف.ب)

الجليد البحري العالمي وصل إلى «أدنى مستوى على الإطلاق» في فبراير

كشف العلماء عن أن الجليد البحري العالمي انخفض إلى أدنى مستوى له على الإطلاق في فبراير (شباط)، وهو أحد أعراض تلوث الغلاف الجوي.

«الشرق الأوسط» (جنيف)
الولايات المتحدة​ الجفاف واضطرابات المناخ يضربان الأراضي الزراعية ويتسببان في خسائر كبيرة للمزارعين (رويترز)

ترمب يوقف مشاركة أميركا في تقييم عالمي لتغير المناخ

قال مصدران مطلعان لرويترز إن إدارة الرئيس الأميركي دونالد ترمب أوقفت مشاركة الباحثين الأميركين في تقييمات مهمة لتغير المناخ تابعة للأمم المتحدة.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)

ثورة في جراحة العظام: كيف تحسّن «الغرسات المطبوعة» زراعة المفاصل؟

تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد حققت قفزات متوالية في مجال جراحة العظام (جامعة برنو للتكنولوجيا)
تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد حققت قفزات متوالية في مجال جراحة العظام (جامعة برنو للتكنولوجيا)
TT

ثورة في جراحة العظام: كيف تحسّن «الغرسات المطبوعة» زراعة المفاصل؟

تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد حققت قفزات متوالية في مجال جراحة العظام (جامعة برنو للتكنولوجيا)
تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد حققت قفزات متوالية في مجال جراحة العظام (جامعة برنو للتكنولوجيا)

مع التطور السريع في تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد، شهد قطاع الرعاية الصحية تحولاً جذرياً في تصنيع الغرسات الطبية، لا سيما في جراحة العظام واستبدال المفاصل.

وتتيح هذه التقنية إنتاج غرسات مخصصة تتناسب مع البنية التشريحية لكل مريض، مما يعزّز الراحة ويُسرّع عملية الشفاء. ومع ذلك، لا تزال هناك تحديات تتعلّق بمتانة المواد المستخدمة وتجانس خصائصها الميكانيكية، وهذا قد يؤثر في كفاءة وأمان هذه الغرسات على المدى الطويل.

تطوير صيني

في هذا السياق، توصل فريق بحثي من مختبر مواد «سونغشان ليك» في الصين إلى تطوير أول ركبة اصطناعية في العالم مصنوعة بالكامل بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بالليزر التي حصلت رسمياً على موافقة إدارة المنتجات الطبية الوطنية في الصين بصفتها جهازاً طبياً مبتكراً. وركز الفريق في دراسته على تحسين قوة وثبات سبائك «الكوبالت-الكروم-الموليبدينوم» (CoCrMo) المستخدمة في زراعة المفاصل، التي تُصنَّع باستخدام تقنية الانصهار بالليزر، وهي إحدى طرق الطباعة ثلاثية الأبعاد التي تتيح تصنيع هياكل دقيقة ومخصصة للمرضى.

غير أن هذه التقنية تُنتج مواد ذات بنية متباينة الخصائص الميكانيكية، حيث أظهرت الاختبارات الأولية أن الغرسات كانت أكثر مرونة في اتجاه معين مقارنة بآخر، مما يؤدي إلى تفاوت في القوة الهيكلية ويؤثر في أدائها الطبي.

لمعالجة هذه المشكلة، طبّق الفريق عملية معالجة حرارية من خطوتَيْن، الأولى تضمّنت تسخين المادة إلى 1150 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة، ثم تبريدها سريعاً بالماء؛ مما أدى إلى إعادة تبلور الحبيبات المعدنية وتحسين انتظام بنيتها، أما الأخرى فشملت إعادة تسخين المادة إلى 450 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة؛ مما عزّز توازن الخصائص الميكانيكية، وقضى على التباين بين الاتجاهات المختلفة في المادة.

وبعد تطبيق هذه المعالجة الحرارية، أظهرت الاختبارات تحسّناً ملحوظاً في قوة الغرسات ومرونتها، حيث تساوت تقريباً قيم الاستطالة القصوى في جميع الاتجاهات. كما ساعدت هذه العملية في التخلص من العيوب البنيوية وتكوين حبيبات متجانسة، وهذا ما عزّز مقاومة الغرسات للتآكل والإجهاد الميكانيكي. ونُشرت النتائج في عدد 4 مارس (آذار) 2025 من دورية «Materials Futures».

تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد ساهمت في تحسين نتائج جراحات العظام (مستشفى تامبا العام بالولايات المتحدة)

غرسات مخصصة

يقول الباحث الرئيسي للدراسة من مختبر مواد «سونغشان ليك» في الصين، الدكتور تشانغوي سونغ، إن الطباعة ثلاثية الأبعاد تتيح تصنيع غرسات طبية مخصصة وفقاً للقياسات التشريحية الدقيقة لكل مريض، مما يعزّز التوافق مع العظام ويقلّل المضاعفات.

وأضاف لـ«الشرق الأوسط» أن تقنية الانصهار بالليزر تتيح التحكم الدقيق في البنية المجهرية، ما يسمح بتكوين هياكل معقّدة يصعب تحقيقها بطرق التصنيع التقليدية مثل الصب أو التشكيل. كما توفّر كفاءة إنتاجية أعلى من خلال تسريع عمليات التصنيع وتقليل الفاقد من المواد، مقارنة بالأساليب التقليدية.

ونوه بأن الغرسات الجديدة تتمتع بمتانة وموثوقية أعلى، مما يقلّل من مخاطر الكسر أو الفشل في أثناء الاستخدام المطوّل. كما أن تحسين بنية المعدن يُسهم في توزيع الإجهادات بالتساوي، ما يجعل الغرسة أكثر قدرة على تحمّل الضغوط المختلفة بكفاءة أكبر، وهذا يقلّل الحاجة إلى عمليات استبدال متكررة. كما يساعد التصميم المخصص والهيكل المحسّن على تقليل الالتهابات والرفض المناعي، مما يسرّع تعافي المرضى بعد الجراحة.

وتوقّع سونغ أن تُحدث الطباعة ثلاثية الأبعاد تحولاً كبيراً في تصنيع الغرسات العظمية، إذ تتيح إنتاج غرسات مخصصة بدقة تتناسب مع البنية العظمية لكل مريض. ومستقبلاً، قد يؤدي دمج المواد الحيوية مع الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى تطوير غرسات تتكامل مع أنسجة الجسم بشكل طبيعي.

قفزات تقنية

وحقّقت الطباعة ثلاثية الأبعاد قفزات متوالية في مجال جراحة العظام. ففي أكتوبر (تشرين الأول) 2024، طوّر باحثون من جامعة تكساس في دالاس تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد منخفضة التكلفة، لإنشاء نماذج واقعية لعظم الفخذ لدى البشر، يمكن أن تساعد الأطباء في التحضير للعمليات الجراحية لإصلاح العظام وتطوير علاجات لأورام العظام.

وتهدف هذه التقنية إلى توفير بديل أقل تكلفة وأسرع للاختبارات البيوميكانيكية، مقارنة بالعظام الاصطناعية التقليدية أو العظام المتبرع بها. وتتكوّن النسخة المطبوعة من حمض «البولي لاكتيك»، وهو بوليمر حيوي منخفض التكلفة وقابل للتحلل، يتميز بخصائص بيوميكانيكية مماثلة للعظام البشرية، حيث تبلغ تكلفة كل نسخة نحو 7 دولارات فقط. كما أشار الباحثون إلى إمكانية استخدام هذه العظام المطبوعة في إصلاح العظام أو اختبار علاجات الأورام، بل ربما في زراعة أنسجة عظمية بشرية مستقبلاً.

كما طوّر فريق بحثي من جامعة واترلو الكندية في أغسطس (آب) 2024، مادة جديدة تحاكي خصائص أنسجة العظام، مما يفتح المجال لاستخدامها في الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج رقع عظمية مخصصة للمرضى الذين يحتاجون إلى ترميم أو جراحة إعادة بناء العظام.

وتوفّر هذه التقنية بديلاً مبتكراً للغرسات المعدنية والعظام المتبرع بها التي قد لا تتناسب تماماً مع تشريح المريض أو قد يرفضها الجسم. وتتكون المادة الجديدة من مركب نانوي حيوي يتمتع بقوة ميكانيكية عالية وقابلة للطباعة، مع إمكانية تحوله لاحقاً إلى نسيج عظمي طبيعي داخل الجسم؛ مما قد يقلّل من الحاجة إلى عمليات جراحية متكررة.

وكان فريق من جامعة نيو ساوث ويلز في سيدني بأستراليا، نجح في يناير (كانون الثاني) 2021، في تطوير حبر حيوي يمكن استخدامه في الطباعة ثلاثية الأبعاد للعظام مباشرة داخل جسم المريض، دون الحاجة إلى درجات حرارة عالية أو مواد كيميائية قاسية. يعتمد هذا الابتكار، المسمى «COBICS»، على طباعة مادة فوسفات الكالسيوم الحيوية التي تتحول إلى مصفوفة نانوية مسامية تحاكي بنية العظام الطبيعية عند وضعها في حمام هلامي بدرجة حرارة الجسم. وقد أظهر الحبر توافقاً حيوياً عالياً، حيث استطاعت الخلايا الالتصاق به والتكاثر بنسبة نجاح بلغت 95 في المائة بعد الطباعة.

ووفق الباحثين، يمثّل هذا النهج تقدماً كبيراً في إصلاح العظام التالفة بسبب الإصابات أو السرطان. ويُجري الفريق حالياً اختبارات لتقييم قدرة الطباعة على إصلاح الجروح العظمية الكبيرة، ويخطط للتعاون مع الجراحين وأطباء الأسنان لاستكشاف التطبيقات الطبية لهذه التقنية.