كهرباء حركة الجسم تُسرع التئام الجروح وكسور العظام

الرقاقة الكهروضغطية المصنعة من الليسين (جامعة ويسكونسن)

طور مهندسون حيويون بجامعة ويسكونسن الأميركية، مولدات متوافقة حيوياً تنتج نبضات كهربائية عند ضغطها بحركات الجسم. وتتكون المولدات من «رقاقات كهربائية انضغاطية» يتم تجميعها ذاتياً ويمكن تصنيعها بسرعة وبتكلفة زهيدة لإتاحة الاستخدام الواسع للعلاجات الكهروميكانيكية التي تعمل بالطاقة العضلية.
والمواد الكهروضغطية مثل السيراميك والبلورات لها خاصية لتكوين شحنة كهربائية استجابة للإجهاد الميكانيكي، ويتم استخدامها في العديد من الأجهزة بما في ذلك محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية وأجهزة استشعار الاهتزاز والهواتف المحمولة.
وفي الطب، ثبت أن التحفيز الكهربائي باستخدام الأجهزة الكهروضغطية مفيد في تسريع التئام الجروح وكسور العظام، والحفاظ على قوة العضلات في ضحايا السكتة الدماغية، وتقليل الألم المزمن، ومع ذلك، فإن الافتقار إلى التوافق الحيوي - مما أدى إلى الصلابة والسمية - أوقف التقدم في هذا المجال.
لكن الجديد هو أن المهندسين الحيويين في قسم علوم وهندسة المواد بجامعة ويسكونسن طوروا أجهزة علاجية كهروضغطية قابلة للزرع، حيث تستفيد هذه الأجهزة الرقيقة والمرنة من حقيقة أن المواد البيولوجية غير الصلبة وغير السامة مثل الحرير والكولاجين والأحماض الأمينية لها أيضاً خصائص كهروضغطية، وتم الإعلان عن هذا الإنجاز العدد الأخير من دورية «ساينس».
واستخدم الفريق البحثي بقيادة زودونغ وانغ، أستاذ علوم وهندسة المواد بجامعة ويسكونسن، أحد الأحماض الأمينية (ليسين) كمولد للكهرباء الانضغاطية، عبر عملية سريعة وغير مكلفة، مما يجعل إنتاجها للتطبيقات العلاجية أمراً ممكناً، ولكون هذه الرقاقات قابلة للتحلل البيولوجي، فقد فتح ذلك الباب أمام إمكانية إنشاء علاجات كهربائية يمكن استخدامها لتسريع التئام العظام أو العضلات المصابة.
وأجرى الفريق عدداً من الاختبارات لخصائص الرقائق الكهروضغطية، وتم وضعها في أرجل وصدر الفئران، وضغطت حركات الساق وحركات الصدر على الرقائق الكهروضغطية بما يكفي لإنشاء تيار كهربائي، وأظهرت اختبارات الدم التي أجريت بعد ذوبان الرقاقة المزروعة في الفئران مستويات طبيعية من خلايا الدم والأيضات الأخرى مما يشير إلى عدم وجود آثار ضارة من الجهاز المذاب.
ويشدد وانغ في تقرير نشره الموقع الإلكتروني لجامعة ويسكونسن الأميركية، على بساطة العمل الذي يمكن أن يحول حركات العضلات إلى أساليب علاجية من المحتمل أن تغير قواعد اللعبة عبر المساعدة في التعافي السريع للجروح وأنواع أخرى من الإصابات.