به‌رغم اینکه سویه‌های جدید ویروس کرونا همچنان پابرجا هستند و دانشمندان توانسته‌اند فقط تا حدی آن را مهار کنند، علم در مسیر پیشرفت بوده و در سال ۲۰۲۱ میلادی که تازه به پایان رسیده است هم شاهد نوآوری‌هایی بودیم. در این مقاله، بخشی از این نوآوری‌ها را بررسی کرده‌ایم.
۱. دستگاهی برای بررسی وضعیت عصب‌ها
«Inscopix nVue» دستگاهی به‌اندازه یک آجر لگوست و فقط ۲ گرم وزن دارد. این میکروسکوپ مینیاتوری می‌تواند با بررسی یون‌های کلسیم، فعالیت دو گروه از اعصاب بدن را ردیابی کند. همچنین می‌تواند از بخش عمیق مغز تصویربرداری طولی کند و با انجام چندین تصویربرداری از این ناحیه مغز به محققان کمک کند عصب‌های آن را بررسی کنند. این میکروسکوپ دوفوتونی امکان تصویربرداری هم‌زمان از دو گروه سلول‌های عصبی را فراهم می‌کند.
محققان با استفاده از این دستگاه راحت‌تر می‌توانند پیغام‌های عصبی مغز انسان را بررسی کنند و این‌طوری تحلیل وضعیت سلول‌های عصبی در بیماری‌هایی مانند اضطراب و آلزایمر بهتر انجام می‌شود و می‌توان روش‌های درمانی مناسب‌تری پیدا کرد.
۲. تراشه‌ای برای شبیه‌سازی عملکرد اندام‌های انسانی
اخیرا شرکت CN Bio پس از ۱۰ سال تحقیق و بررسی، نوعی سیستم چنداندامی تولید کرده است که می‌تواند چند اندام‌تراشه را به هم متصل کند. بدین‌ترتیب محققان می‌توانند اندام‌هایی را که در آزمایشگاه تولید شده‌اند به یکدیگر متصل کنند. مثلا می‌توانند یک مدلِ کبد را به یک مدلِ روده یا ریه متصل کنند. محققان می‌توانند برای بررسی بیماری‌ها و تأثیر داروها به‌جای اندام واقعی، از این سیستم چنداندامی استفاده کنند.
هر یک از این تراشه‌ها میلیون‌ها سلول مختص اندام انسانی دارند که به هم متصل می‌شوند و با کمک واسطه‌ها که در اندام‌تراشه‌های مختلف در حرکت‌اند، شرایط بیولوژیکی واقعی را شبیه‌سازی می‌کنند. این روش به دانشمندان کمک می‌کند اطلاعات دقیق‌تری درباره بدن انسان به دست بیاورند که این اطلاعات در نهایت در صنعت داروسازی استفاده می‌شوند. در حال حاضر محققان جانزهاپکینز از این سیستم در آزمایشگاه‌های خود برای بررسی اثر بیماری‌های خودایمنی و خودالتهابی روی بافت‌های روده و کبد استفاده می‌کنند.
محققان با کمک این سیستم می‌توانند تعامل‌های بین بافت‌ها و همچنین بافت‌ها و سیستم ایمنی را با جزئیات دقیق‌تری مشاهده کنند و در نتیجه به درمان‌های مناسبی برای بیماری‌های مختلف دست یابند.
۳. ابزاری برای تصویربرداری دقیق از بافت‌های بدن
این ابزار نوعی پلتفرم است که برای انجام آزمایش‌های هیبریداسیون در آزمایشگاه و تجزیه و تحلیل نتایج آنها ساخته شده است. این پلتفرم در برابر خطاهای چندگانه مقاوم است و می‌تواند رونوشت‌های RNA را از میان صدها ژن در بافت‌های دست‌نخورده تشخیص بدهد و تصویر واضحی از سطح درون‌سلولی ایجاد کند. این پلتفرم به محققان کمک می‌کند دید کاملا واضحی از سیستم‌های بیولوژیکی داشته باشند و هر رونوشت از RNA را با دقتی معادل ۱۰۰ نانومتر ببینند.
در حال حاضر، برخی از محققان از این ابزار برای تصویربرداری دقیق از بافت‌های قلبی استفاده کرده‌اند. آنها می‌گویند با این پلتفرم می‌توانند نمونه‌های برداشته‌شده از بافت‌ها را کاملا دقیق و خودکار تحلیل و بررسی کنند.
۴. تراشه مغزی
سد خونی مغزی، مانع اساسی رسیدن داروهای درمانی به مغز است. لایه‌های سلولی رگ‌های خونی مغز به‌گونه‌ای تکامل یافته‌اند که هر نوع ماده سمی یا مولکول‌های ناآشنا و احتمالا آسیب‌زا را از این اندام حیاتی دور نگه می‌دارند. البته این سد خونی می‌تواند جلوی رسیدن داروهایی را که برای درمان بیماری‌های مغزی تجویز می‌شوند هم بگیرد. حالا محققان نوعی اندام‌تراشه مغزی تولید کرده‌اند که می‌تواند این سد خونی را کنار بزند.
این تراشه مغزی پیچیده‌ترین تراشه‌ای است که تاکنون ساخته شده و دو کانال دارد که درون پلیمری لاستیکی و منعطف قرار داده شده‌اند. درون یکی از کانال‌ها سلول‌های درون‌رگی مشتق از سلول‌های بنیادی قرار داده شده‌اند که نمایانگر دیواره‌های رگ‌های خونی هستند. کانال دیگر هم باقی سلول‌ها از جمله عصب‌ها و میکروگلیا را در خود دارد. این دو کانال تراشه با هم در تماس هستند و وقتی مایع از طریق کانال رگ‌های خونی حرکت می‌کند، دانشمندان می‌توانند شاهد چگونگی تعامل مولکول‌ها و حرکت آنها به کانال‌های یکدیگر و عبورشان از سد خونی مغزی باشند.
محققان در تلاش‌اند بیماری‌های عصبی‌شناختی مانند پارکینسون را با این تراشه‌ها شبیه‌سازی کنند تا بتوانند بهترین روش درمان آنها را بیابند. این محققان امیدوارند بتوانند با استفاده از تراشه‌های میکروسیال مشکل نرسیدن دارو به مغز را حل کنند.
۵. دستگاهی برای بهتر دیدن اندام‌های داخلی بدن
اخیرا محققان شرکت Q Bio نوعی اسکنر تولید کرده‌اند که می‌تواند بهتر از هر دستگاه دیگری از اندام‌های داخلی بیماران تصویربرداری کند. این اسکنر Mark I نام دارد و می‌تواند با استفاده از MRI کل بدن بیمار را در حالت نشسته، ایستاده یا خوابیده با وضوح بسیار بالایی تصویربرداری کند.
این دستگاه برخلاف اشعه ایکس، CT یا PET، تصویربرداری را بدون استفاده از تشعشع انجام دهد. همچنین در مقایسه با دیگر روش‌های تصویربرداری که برای اسکن کل بدن معمولا ۱ ساعت زمان لازم دارند، تصویربرداری را ۱۵دقیقه‌ای انجام می‌دهد.
۶. ابزاری برای خنثی‌کردن ویروس کرونا (SARS-CoV-2)
شرکت بریتانیایی نیتیو آنتی‌ژن (Native Antigen) نوعی سنجش خنثی‌کننده ویروس کرونا تولید کرده است که می‌تواند مقدار آنتی‌ژن لازم برای از بین بردن ویروس کرونا در بدن را تعیین کند.
این سنجش بر اساس تست الیزا کار می‌کند. در این تست، نمونه خون بیمار گرفته می‌شود و پس از جداسازی سرم خون، نوعی سنجش (بسته به ویروس مدنظر) به سرم خون اضافه می‌شود و با رنگی‌کردن محلول وجود پادتن‌های ضدویروس مدنظر را مشخص می‌کند. این سنجش از ویروس‌های زنده استفاده نمی‌کند و در مقایسه با روش‌های دیگر، سرعت بالاتری دارد و می‌توان راحت‌تر از آن استفاده کرد.
۷. چند نوآوری و فناوری پایدار برای تولید غذا
امروزه بسیاری از شرکت‌های تهیه مواد غذایی به امید یافتن روش‌های جدید تولید مواد غذایی و نوشیدنی‌هایی که پایدارتر باشند، به‌جای مزارع سر از آزمایشگاهها درآورده‌اند. تقاضای روبه‌رشد مواد غذایی سلامت سیاره خاکی‌مان زمین و منابع آن را در خطر قرار داده است. بنابراین تولید مواد غذایی در آزمایشگاهها گزینه پایدارتری به حساب می‌آید. از طرفی، تقاضای جهانی برای دریافت پروتئین نیز رو به افزایش است و گوشت‌هایی که در آزمایشگاهها تولید می‌شوند روزبه‌روز برای مصرف مطمئن‌تر می‌شوند.
در ادامه، بعضی فناوری‌های پایدار برای تولید مواد غذایی را معرفی می‌کنیم.
۱. فناوری مایکو
با این فناوری از قارچ‌ها میسلیوم (بخش گیاهی قارچ) استخراج می‌شود تا بتوان این پروتئین گیاهی را به ترکیبی از پروتئین‌های مغذی تبدیل کرد.
۲. تولید پروتئین از هوا
این نوع پروتئین نوعی جایگزین گوشت است که از هوای رقیق تولید می‌شود. در واقع محققان ناسا دی‌اکسید کربن را به نوعی پروتئین خوراکی و سازگار با محیط‌زیست تبدیل می‌کنند. به نظر می‌رسد با این کار می‌توان نوعی منبع نامحدود پروتئین برای جمعیت دائم در حال رشد زمین ایجاد کرد.
۳. چاپگر غذا
شرکت نچرال مشینز (Natural Machines) چاپگر سه‌بعدی غذا تولید کرده است. این چاپگر کاربر را قادر می‌سازد غذای دلخواه خود را چاپ و میل کند. این سوژه علمی‌تخیلی ظاهرا به واقعیت پیوسته و در حال تبدیل‌شدن به حقیقتی علمی است.
۴. ربات‌برگر
شرکت کریتور (Creator) ربات‌برگری خودکار ساخته است که می‌تواند ورقه‌های همبرگر را برش زده، آنها را کباب کند و سپس به صورت ساندویچ دربیاورد و بسته‌بندی کند. این همبرگر در واقع نوعی ماده غذایی کاملا گیاهی پودرشده است. البته اگر این فناوری برای درست‌کردن مواد غذایی دیگر هم اعمال شود، وعده‌های غذایی مناسبی برای افرادی که دچار سوء‌تغذیه هستند آماده می‌شود.
۸. پلتفرم هوش مصنوعی برای ایمنی هنگام جراحی
نوعی پلتفرم هوش مصنوعی ایجاد شده است که می‌تواند اطلاعات دریافتی از دوربین‌ها، میکروفون ها و حسگرهای نصب‌شده در اتاق‌های جراحی را ثبت کند. این سیستم از این داده‌ها برای ارزیابی خطاها و ناکارآمدی‌های هنگام مراقبت از بیماران استفاده می‌کند و نتیجه را بلافاصله به متخصصان سلامت ارائه می‌دهد تا اقدامات ضروری انجام شوند.
همچنین دانشگاه استنفورد نشان داد که چگونه می‌توان تمام اتاق‌های بیمارستان‌ها را به این هوش مصنوعی و ابزارهای هوشمند دیگر مجهز کرد تا با مشاهده علایم رفتاری بیماران موارد اورژانسی را تشخیص داد و به کمک آنها شتافت. با این روش، اقدامات بهداشتی مناسب‌تر انجام شده و هزینه‌های مراقبت از بیمار کاهش می‌یابند.
۹. چاپ زیستی
چاپ زیستی نوعی فناوری است که در آن سلول‌های زنده و مولکول‌های زیستی پشتیبان آنها را لایه لایه روی یکدیگر قرار می‌دهند و اندام و بافت‌های بیولوژیکی زنده را خلق می‌کند. اگر این روش از چاپ زیستی به تکامل برسد، بحران پیوند اعضا در دنیا به پایان می‌رسد. اخیرا تیم تحقیقاتی دانشگاه پوهانگ در کره جنوبی توانسته است با استفاده از چاپ زیستی سه‌بعدی نمونه‌ای ریه مصنوعی تولید کند. این ریه تمام قسمت‌های مختلف یک ریه واقعی را دارد و می‌تواند عملکرد آن را تقلید کند.
کلام آخر
به این فهرست می‌توان نوآوری‌های جالب دیگری هم افزود که امسال معرفی شدند و برخی از نوآوری‌ها هم در مسیر تکمیل‌شدن هستند تا دنیای بهتری برایمان بسازند.
