علماء يربطون الخلايا الفردية بالإلكترونيات العضوية

نجح باحثون في جامعة لينشوبينغ السويدية في تطوير تواصل مباشر وفعال بين الخلايا الحية والإلكترونيات العضوية، ما يمهد الطريق لتقنيات جديدة في علاج الأمراض العصبية ورصد النشاط الخلوي بدقة عالية. نُشرت النتائج في مجلة Science Advances وتُعد تقدمًا مهمًا في مجال الإلكترونيات الحيوية العضوية.

يعتمد الدماغ أساسًا على الإشارات الكهربائية، لكن الوسائل التقليدية لتحفيز الخلايا غالبًا ما تفتقر إلى الدقة، وتُسبب ضررًا في الأنسجة بسبب استخدام الأقطاب المعدنية. البوليمرات الموصلة ناعمة ومرنة ومتوافقة حيويًا، تسمح بإنشاء واجهات آمنة ودقيقة للتحكم الخلوي.

خلافًا لمحاولات سابقة اعتمدت على خلايا معدلة وراثيًا، تمكن الفريق السويدي من تحقيق ارتباط محكم مع الخلايا الطبيعية دون التأثير في وظائفها الحيوية. استخدم الباحثون عملية من مرحلتين لربط البوليمر بغشاء الخلية عبر جزيئات تثبيت خاصة.

الإلكترونيات الحيوية أحادية الخلية تتيح مراقبة النشاط الكهربائي والبيوكيميائي في الزمن الحقيقي، وتقديم تحفيز دقيق يوجه سلوك الخلايا. تُستخدم التكنولوجيا في علم الأعصاب، مثل تسجيل وتحفيز الخلايا العصبية الفردية وعلاج الصرع ومرض باركنسون، إلى جانب دراسات على "أدمغة مصغرة" مخبرية.

تشمل التطبيقات الأخرى فحص الأدوية على خلايا مريضة محددة، ما يدعم الطب الشخصي، بالإضافة إلى تقنيات إصلاح القلب عبر لصاقات عضوية ترصد وتعدل النشاط الكهربائي في خلايا القلب. تُستخدم أيضًا لرصد تفاعلات الخلايا المناعية ضد السرطان، وتحفيز التعبير الجيني ما يدعم أبحاث البرمجة الخلوية.

من بين التحديات التي تواجه هذا المجال: ضعف استقرار المواد العضوية واحتمال رفض الجهاز المناعي لها، وتوفير طاقة طويلة الأمد، وصعوبة التصنيع على نطاق واسع. تشمل الحلول المقترحة: استخدام بوليمرات ذاتية الشفاء، بطاريات قابلة للتحلل، طباعة ثلاثية الأبعاد، وتقنيات الذكاء الاصطناعي لتحسين تسجيل الإشارات.

يتجه المجال نحو تطوير غرسات عضوية قابلة للتحلل، وأنظمة مراقبة ذكية تعتمد على الذكاء الاصطناعي، وتجريبها لاحقًا على البشر لعلاج إصابات الحبل الشوكي وغيرها.