تعد تقنية النانو تقنية علمية متقدمة توفر أساليب الاستشعار والأجهزة المصغرة لتشخيص المرض بدقة وفي الوقت المناسب،[١] ويُستخدم البنكرياس الصناعي بشكل أساسي لمساعدة الأشخاص المصابين بداء السكري من النوع الأول، ويعرف بأنّه نظام يتكون من ثلاثة أجزاء تعمل معًا لمحاكاة عمل البنكرياس في التحكم بالجلوكوز في جسم الإنسان،[٢] وقد تم تطوير هذا النظام خلال السنوات السابقة بشكل كبير، ليتم اختراع البنكرياس الصناعي بتقنية النانو، فما هو، وما هي أهم تطبيقاته في حياتنا العملية؟
على ماذا تعتمد فكرة البنكرياس الصناعي بتقنية النانو؟
تعتمد فكرة البنكرياس الصناعي بتقنية النانو على استخدام الجسيمات النانوية لإيصال الإنسولين للجسم، وتهدف هذه التقنيات إلى فحص مستويات الجلوكوز وإفراز الأنسولين تلقائيًا للسيطرة على مستوى السكر في الدم، ويشار أن لهذه التنقية أنواع عديدة منها ما يأتي:[١]
- الجسيمات النانوية البوليمرية القابلة للتحلل (Polymeric biodegradable nanoparticles).
- المذيلات البوليمرية (Polymeric micelles).
- جزيئات السيراميك النانوية (Ceramic nanoparticles).
- الجسيمات الدهنية (Liposomes).
- الجسيمات المتشعبة (Dendrimer).
كيف يتم استخدام تقنية النانو في البنكرياس الصناعي؟
كما ذكرنا سابقًا تعتمد طريقة البنكرياس الصناعي على استخدام جسيمات نانوية لإيصال الإنسولين، وتُعدّ الجسيمات النانوية البوليمرية القابلة للتحلل هي الأكثر استخدامًا، والتي تتوفر عن طريق الفم والحقن الوريدي، وهي عبارة عن بوليمرات قابلة للتحلل ومحاطة بغشاء نانوي وتستخدم كناقلات للأنسولين، ويؤدي تغيير الرقم الهيدروجيني إلى تضخم البوليمر مما يؤدي إلى إطلاق الأنسولين.[١]
كما يمكن أيضًا أن يتم استنشاق الجسيمات النانوية عن طريق المسحوق الجاف والمحاليل، وبالمقارنة بالمنتجات التي يتم استخدامها عن طريق الفم، فإن لهذه الطريقة ميزات أفضل كمنع تكسر الإنسولين بسبب التعرض لإنزيمات وحموضة المعدة، وتسمح بالتوصيل المباشر لجزيئات الإنسولين إلى مجرى الدم.[١]
ما هي تطبيقات البنكرياس الصناعي بتقنية النانو؟
زرع خلايا البنكرياس
في إحدى الطرق التي تم دراستها تم زرع الملايين من خلايا البنكرياس التي تفرز الإنسولين في كبسولات صغيرة يمكن زرعها في الجسم لمحاكاة عمل البنكرياس الطبيعي، إذ يقوم مبدأ علمها على تحفيز الخلايا على إنتاج الأنسولين للتحكم في مستويات السكر عندما يتدفق سكر الدم لداخل الكبسولة، إذ يحتوي الجهاز على مسامات صغيرة جدًا بحيث لا تتمكن الأجسام المضادة في الجسم من الدخول لمهاجمة الخلايا، ولكنها كبيرة بما يكفي للسماح للأنسولين بالتدفق إلى الجسم.[٣]
محاكاة عمل البنكرياس
تمكن العلماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) من إنشاء نظام قوي متوافق حيويًا، من شأنه أن يستجيب بسرعة أكبر للتغيرات في مستويات الجلوكوز وسيكون من السهل التحكم فيه، ويتألف نظامهم من مزيج من جسيمات نانونية مشحونة بشكل معاكس تشبه الهلام يتم حقنها داخل الجسم.[٤]
ويحتوي كل جسيم نانوي على كرات من الديكستران محملة بإنزيم يحول الجلوكوز إلى حمض الغلوكونيك، ويمكن أن ينتشر الجلوكوز بحرية من خلال الهلام، لذلك عندما تكون مستويات السكر مرتفعة، يُنتج الإنزيم كميات كبيرة من حمض الجلوكونيك، مما يجعل الوسط أكثر حموضة قليلاً، وتتسبب هذه البيئة الحمضية في تفكك الكريات وإطلاق الإنسولين، ثم يؤدي الإنسولين وظيفته الطبيعية، حيث يحول الجلوكوز في مجرى الدم إلى الجليكوجين.[٤]
ملخص المقال
تفيد تكنولوجيا البنكرياس الصناعي بتقنية النانو في السيطرة على مستويات السكر في الدم وعلاج السكري من النوع الأول، وذلك عن طريق تتبع مستويات السكر في الدم وإطلاق الإنسولين عند الحاجة، وتمتاز هذه التقنية بأنّها قللت مشكلة الحقن اليومية للإنسولين تحت الجلد، وعددًا من المضاعفات الأخرى الناتجة عن مرض السكري.
المراجع
- ^ أ ب ت ث Ritika Gupta (5/9/2017), "Diabetes Treatment by Nanotechnology", omicsonline, Retrieved 15/2/2022. Edited.
- ↑ "Artificial Pancreas", (National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases (NIDDK, Retrieved 16/2/2022. Edited.
- ↑ "Nanotechnology to end insulin injections for diabetics", azonano, Retrieved 16/2/2022. Edited.
- ^ أ ب Anne Trafton (16/5/2013), "Nanotechnology could help fight diabetes", mit news, Retrieved 15/2/2022. Edited.
