باستخدام عضلات بشرية مطبوعة حيويا.. تكنولوجيا الأطراف الاصطناعية تدخل مرحلة جديدة

تقنيات الأطراف الاصطناعية تشهد تطورًا جديدًا باستخدام عضلات بشرية مطبوعة حيويًا، مع قدرة على الحركة الذاتية والتفاعل الخلوي في بيئة بيولوجية دقيقة.

يشهد مجال الأطراف الاصطناعية الحيوية تطورًا نوعيًا، مع بدء استخدام عضلات مشتقة من خلايا بشرية، تمنح الأطراف القدرة على الحركة الذاتية والتفاعل البيولوجي، ما يمهّد لمرحلة جديدة في تقنيات الطب التعويضي.

أثمر التعاون بين جامعة طوكيو وجامعة واسيدا في اليابان عن إنتاج ذراع اصطناعية بطول 18 سنتيمترًا، مكوّنة من نسيج عضلي بشري قادر على تحريك الأصابع. ويعتمد النموذج على ألياف عضلية نُميت في وسط غذائي خاص، وتم دمجها في هيكل بوليمري مدعّم بكابلات مرنة تحاكي الأوتار.

يعتمد النموذج الياباني على آلية لفّ العضلات في شكل حلزوني وتكديسها داخل وحدات يتم تركيبها ضمن هيكل روبوتي. ويتم تحريك الأصابع من خلال انقباض العضلات الناتج عن التحفيز الكهربائي، في نظام يحاكي بدقة حركة الأوتار في اليد البشرية.

يعمل معهد الهندسة الحيوية في كتالونيا على تعزيز دقة التحفيز العضلي، باستخدام مستشعرات وأقطاب كهربائية دقيقة تُدمج داخل الأنسجة، بما يسمح بتحفيز موضعي يحاكي طريقة عمل العضلات الطبيعية، ويُستخدم أيضًا في اختبار العقاقير وتأثيراتها على الأنسجة.

يعتمد المعهد الإسباني على الطباعة الحيوية باستخدام "حبر حيوي" يحتوي على خلايا بشرية، ما مكّنه من إنشاء عضلات مكتملة ببنية داخلية منتظمة تماثل الألياف الطبيعية. وتمتاز هذه العضلات بقدرتها على أداء وظائف حيوية دقيقة.

رغم التقدم، يواجه الباحثون تحديات منها: إنشاء شبكة دقيقة من الأوعية الدموية داخل العضلات المطبوعة، وتطوير أغلفة خارجية تحافظ على البيئة البيولوجية الداخلية، وضمان تغذية الخلايا وتنظيم الحرارة، فضلًا عن التحكم في العضلات عبر الإشارات العصبية.

يشمل التطوير كذلك العمل على بناء عضلات بأحجام أكبر، وصولًا إلى بناء أعضاء بشرية كاملة. وتعد هذه المرحلة طموحة وتتطلب تكاملًا في تقنيات الهندسة العصبية والأنسجة الدقيقة.

تتوسع استخدامات العضلات الحيوية لتشمل مجال التجارب الدوائية، إذ تتيح استخدام نماذج بشرية دقيقة لاختبار الأدوية، ما يحدّ من الحاجة إلى التجارب الحيوانية ويُسرّع وتيرة البحث العلمي مع تحسين دقة النتائج.