بلاستيك قابل للذوبان في الماء

تم تصنيعه من نشا البطاطا

باحثان من المجموعة أمام المنتج الجديد (جامعة أليكانتي)
باحثان من المجموعة أمام المنتج الجديد (جامعة أليكانتي)
TT

بلاستيك قابل للذوبان في الماء

باحثان من المجموعة أمام المنتج الجديد (جامعة أليكانتي)
باحثان من المجموعة أمام المنتج الجديد (جامعة أليكانتي)

طوّرت مجموعة أبحاث النفايات والطاقة والبيئة وتكنولوجيا النانو بجامعة «أليكانتي» بإسبانيا، آلية لتصنيع مادة بلاستيكية قابلة للذوبان في الماء، تعتمد في تصنيعها على نشا البطاطا. وسيتم طرح هذا المنتج قريباً في السوق من خلال شركة «سوليبين»، التابعة للجامعة.
ووفقاً لأستاذ الهندسة الكيميائي إغناسيو مارتن غولون، فإن هذه المادة الجديدة قابلة للتحلل، لذا فهي مناسبة للاستخدام كغشاء مرن، ويفضّل أن يكون ذلك في الأكياس والتعبئة، ولها مزايا كبيرة على المواد الموجودة.
ونشأ تطوير هذه المادة الجديدة من أطروحة حول نشا اللدائن الحرارية لتطوير مواد مستدامة بيئياً على يد دانيال دومين لوبيز، الرئيس والمدير التنفيذي لشركة «سوليبين»، وكان هدفه أن هذه المادة الجديدة ستقدم مساهمة ذات صلة في التخفيف من التأثير الناجم عن الإدارة السيئة للنفايات البلاستيكية التقليدية لأنها لا تولد مشكلة بيئية في نهاية عمرها الإنتاجي، حيث إنه بسبب سوء إدارة النفايات، ينتهي الأمر بالكثير من النفايات البلاستيكية في النظم البيئية الطبيعية.
وأوضح دومين لوبيز في تقرير نشره 13 مارس (آذار) الماضي الموقع الإلكتروني لجامعة «أليكانتي»، أن استهلاك المواد البلاستيكية في جميع أنحاء العالم قبل وباء «كوفيد - 19»، كان نحو 370 مليون طن متري، وهو رقم يقدّرون أنه قد يتجاوز 400 مليون في السنوات المقبلة بسبب الزيادة في مواد التعبئة والتغليف والمواد ذات الاستخدام الفردي، ومن بين هذه الكمية، قبل الوباء، كان هناك مليونان فقط من المواد البلاستيكية القابلة للتحلل البيولوجي، وبحلول نهاية العقد سيكون هناك ما يقدَّر بثمانية ملايين طن من المواد البلاستيكية القابلة للتحلل حسب الطلب من المستهلكين.
والبلاستيك الذي طوَّره الباحثون مستقرّ للغاية وله معدل انتقال منخفض، وكما أوضح إغناسيو مارتن، فإن الحلول التي تقدمها مجموعته البحثية مخصصة لصناعة المواد البلاستيكية ذات الاستخدام الواحد والتعبئة كبديل مباشر للبدائل التقليدية، وبالإضافة إلى ذلك، تتيح لهم التكنولوجيا الحاصلة على براءة اختراع تقديم مجموعة واسعة من العروض الميكانيكية، ما يمكّنهم من تصميم المنتجات وفقاً لاحتياجات عملائهم.
وتتطلب الطريقة التي طوّرتها مجموعة البحث أن يتم تحويل النشا إلى جيلاتين في وجود مواد ملدنة، عادةً ما تكون الماء وملدنات أخرى ذات نقطة غليان أعلى.
والنشا الملدن، المحاط بجزيئات الملدنات، لديه ميل كبير إلى التراجع، أي إنه يستعيد جزئياً هيكله الأصلي المرتّب، مما يؤدي إلى انخفاض في خصائصه، ومع التكنولوجيا التي طورتها المجموعة، يتم تجنب هذا الترحيل إلى حد بعيد، ما يؤدي إلى إطالة العمر الإنتاجي لهذه المواد دون الإضرار بخصائصها الميكانيكية وقابليتها للتحلل البيولوجي وقابلية الذوبان في الماء.
ويُبدي محمد غريب، أستاذ الكيمياء بجامعة الزقازيق المصرية، إعجاباً بفكرة المنتج، لكنه يشدد على ضرورة إجراء المزيد من التجارب قبل التسويق التجاري له، حتى لا يواجه نفس مشكلات منتجات أكياس بلاستيك حيوي تم الترويج لها على أنها من مواد قابلة للتحلل لكي يتم استخدامها كسماد للأرض، ولكن كانت نسبة المنتجات التي حققت هذا الهدف 10 في المائة فقط.
يقول غريب لـ«الشرق الأوسط»، وفقاً للدراسة التي نُشرت في نوفمبر (تشرين الثاني) الماضي في دورية «حدود الاستدامة»: «كانت 90 في المائة من المنتجات عاجزة عن التحلل، وكان يتم التخلص منها مثل الأكياس التقليدية في مكبات النفايات».


مقالات ذات صلة

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

علوم النموذج تم تطويره باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

أنتجت مجموعة من العلماء هيكلاً يشبه إلى حد كبير الجنين البشري، وذلك في المختبر، دون استخدام حيوانات منوية أو بويضات.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم الهياكل الشبيهة بالأجنة البشرية تم إنشاؤها في المختبر باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء يطورون «نماذج أجنة بشرية» في المختبر

قال فريق من الباحثين في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة إنهم ابتكروا أول هياكل صناعية في العالم شبيهة بالأجنة البشرية باستخدام الخلايا الجذعية.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

تمكنت مجموعة من العلماء من جمع وتحليل الحمض النووي البشري من الهواء في غرفة مزدحمة ومن آثار الأقدام على رمال الشواطئ ومياه المحيطات والأنهار.

«الشرق الأوسط» (نيويورك)
علوم صورة لنموذج يمثل إنسان «نياندرتال» معروضاً في «المتحف الوطني لعصور ما قبل التاريخ» بفرنسا (أ.ف.ب)

دراسة: شكل أنف البشر حالياً تأثر بجينات إنسان «نياندرتال»

أظهرت دراسة جديدة أن شكل أنف الإنسان الحديث قد يكون تأثر جزئياً بالجينات الموروثة من إنسان «نياندرتال».

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

توصلت دراسة جديدة إلى نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات على كوكب الأرض مشيرة إلى أن نظرية «تبلور العقيق المعدني» الشهيرة تعتبر تفسيراً بعيد الاحتمال للغاية.

«الشرق الأوسط» (لندن)

نظام «كريسبر» جديد لإسكات الجينات بدلاً من «قصّها»

نظام «كريسبر» جديد لإسكات الجينات بدلاً من «قصّها»
TT

نظام «كريسبر» جديد لإسكات الجينات بدلاً من «قصّها»

نظام «كريسبر» جديد لإسكات الجينات بدلاً من «قصّها»

توصَّل باحثون في «مركز علوم الحياة بجامعة» فيلنيوس في ليتوانيا، إلى اكتشاف طريقة جديدة رائدة في مجال البحث الجيني تسمح بإسكات (أو إيقاف عمل) جينات معينة دون إجراء قطع دائم للحمض النووي (دي إن إيه).

وتُقدِّم الدراسة مساراً جديداً محتملاً لتعديل الجينات بشكل أكثر أماناً يشبه الضغط على زر «إيقاف مؤقت» على التعليمات الجينية داخل الخلايا.

آلية عمل نظام «كريسبر» الجديد

اكتشف فريق البروفسور باتريك باوش من معهد الشراكة لتقنيات تحرير الجينوم بمركز العلوم الحياتية في جامعة فيلنيوس بليتوانيا، بالتعاون مع خبراء دوليين في البحث المنشور في مجلة «Nature Communications» في 29 أكتوبر (تشرين الأول) 2024، نظاماً جديداً مختلفاً للتعديل الجيني.

وعلى عكس نظام «كريسبر كاس9 (CRISPR-Cas9)»، المعروف الذي اشتهر بقدرته على قطع الحمض النووي (DNA)، يعمل نظام «كريسبر» من النوع «آي في إيه» (IV-A CRISPR) بشكل مختلف، حيث يستخدم مركباً موجهاً بالحمض النووي الريبي لإسكات الجينات دون انشقاق خيوط الحمض النووي «دي إن إيه (DNA)».

كما يستخدم النظام الجديد مركباً مؤثراً يجنِّد إنزيماً يُعرف باسم «دين جي (DinG)». ويعمل هذا الإنزيم عن طريق التحرك على طول خيط الحمض النووي (DNA)، وتسهيل إسكات الجينات من خلال عملية غير جراحية.

تقنية «كريسبر-كاس9» للقص الجيني

هي أداة تعمل كمقص جزيئي لقص تسلسلات معينة من الحمض النووي (دي إن إيه). وتستخدم الحمض النووي الريبي الموجه للعثور على الحمض النووي المستهدف. و«كاس9» هو البروتين الذي يقوم بالقص، وهذا ما يسمح للعلماء بتعديل الجينات عن طريق إضافة أو إزالة أو تغيير أجزاء من الحمض النووي، وهو ما قد يساعد على علاج الأمراض الوراثية، وتعزيز الأبحاث.

** آفاق جديدة لتعديل الجينات بشكل أكثر أماناً وغير جراحي

بروتينات وحلقات

يستخدم نظام «كريسبر» من النوع «IV-A» بروتينين مهمين، هما «Cas8»، و«Cas5» للعثور على بقع محددة على الحمض النووي (DNA). ويبحث هذان البروتينان عن تسلسل قصير من الحمض النووي بجوار المنطقة المستهدفة التي تتطابق مع دليل الحمض النووي الريبي. وبمجرد العثور عليه يبدآن في فك الحمض النووي وإنشاء هياكل تسمى حلقات «آر (R)».

وحلقات «آر» هي الأماكن التي يلتصق فيها الحمض النووي الريبي بخيط واحد من الحمض النووي (DNA)، وتعمل بوصفها إشارةً للنظام لبدء إيقاف أو إسكات الجين.

وكما أوضح البروفسور باوش، فإن «آر» في حلقة «R» تعني الحمض النووي الريبي. وهذه الهياكل أساسية لأنها تخبر النظام متى وأين يبدأ العمل. ولكي تكون حلقات «آر» مستقرةً وفعالةً يجب أن يتطابق الحمض النووي، ودليل الحمض النووي الريبي بشكل صحيح.

وظيفة إنزيم «دين جي»

يساعد إنزيم «DinG» نظام «كريسبر» على العمل بشكل أفضل من خلال فك خيوط الحمض النووي (DNA). وهذا يجعل من الأسهل على النظام التأثير على قسم أكبر من هذا الحمض النووي، ما يجعل عملية إسكات الجينات أكثر فعالية وتستمر لفترة أطول.

وأشار البروفسور باوش إلى أنه نظراً لأن إنزيم «DinG» يمكنه تغيير كيفية التعبير عن الجينات دون قطع الحمض النووي، فقد يؤدي ذلك إلى تطوير أدوات وراثية أكثر أماناً في المستقبل.

تطبيقات محتملة لتخفيف تلف الحمض النووي

يحمل الاكتشاف إمكانات هائلة لتحرير الجينوم والبحث في المستقبل، إذ يمكن أن تخفف الطبيعة غير القاطعة لهذه الطريقة من المخاطر المرتبطة بتلف الحمض النووي( DNA). وهو مصدر قلق عند توظيف تقنيات تحرير الجينات الحالية.

ومن خلال تمكين تعديل الجينات دون إحداث تغييرات دائمة في الحمض النووي( DNA) يمكن أن يكون هذا النهج الجديد مفيداً بشكل خاص في التطبيقات السريرية مثل العلاج الجيني للاضطرابات الوراثية. كما أن القدرة الفريدة لهذا النظام على عبور الحمض النووي دون إجراء قطع، أمر مثير للاهتمام لتطبيقات تحرير الجينات المتقدمة.

الدقة والسلامة

ويعتقد فريق البحث بأن هذه الطريقة يمكن أن تزوِّد العلماء وخبراء التكنولوجيا الحيوية بأدوات أكثر دقة لدراسة وظائف الجينات وتصحيح التشوهات الجينية بطريقة خاضعة للرقابة.

ويمثل الاكتشاف تقدماً كبيراً في مجال البحث الجيني؛ حيث يفتح نظام «كريسبر» من النوع «IV-A» آفاقاً جديدة لتعديل الجينات بشكل أكثر أماناً وغير جراحي، ويمكن أن تحدث هذه الطريقة ثورةً في كيفية دراسة الأمراض الوراثية وعلاجها، مع التركيز على الدقة والسلامة.