به‌رغم اینکه سویه‌های جدید ویروس کرونا کماکان 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. ضمناً می‌تواند از بخش عمیق مغز تصویربرداری طولی کند و با انجام چندین تصویربرداری از این ناحیه مغز به دانشمندان کمک کند عصب‌های آن را بررسی کنند. این میکروسکوپ دوفوتونی امکان تصویربرداری مقارن از دو گروه سلول‌های عصبی را فراهم می‌کند.
دانشمندان توسط این دستگاه آسان‌تر می‌توانند پیغام‌های عصبی مغز انسان را بررسی کنند و اینگونهی تحلیل وضعیت سلول‌های عصبی در بیماری‌هایی مثل اضطراب و آلزایمر بهتر انجام می‌گردد.و می‌توان روش‌های درمانی مناسب‌تری پیدا کرد.
۲. تراشه‌ای برای شبیه‌سازی کارکرد اندام‌های انسانی
اخیرا شرکت CN Bio پس از ۱۰ سال تحقیق و بررسی، نوعی سیستم خیلیدامی تولید کرده می‌باشد که می‌تواند چند اندام‌تراشه را به هم متصل کند. بدین‌ترتیب دانشمندان 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. دانشمندان می‌توانند برای بررسی بیماری‌ها و تأثیر داروها به‌جای اندام واقعی، از این سیستم خیلیدامی 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 گوناگون در حرکت‌اند، شرایط بیولوژیکی واقعی را شبیه‌سازی می‌کنند. این روش به دانشمندان کمک می‌کند اطلاعات کامل‌تری درباره بدن انسان به دست بیاورند که این اطلاعات در نهایت در صنعت داروسازی استفاده می‌شوند. هم اکنون دانشمندان جانزهاپکینز از این سیستم در آزمایشگاه‌های خود برای بررسی اثر بیماری‌های خودایمنی و خودالتهابی روی بافت‌های روده و کبد استفاده می‌کنند.
دانشمندان با کمک این سیستم می‌توانند برخورد‌های بین بافت‌ها و ضمناً بافت‌ها و سیستم ایمنی را با جزئیات کامل‌تری مشاهده کنند و در نتیجه به درمان‌های مناسبی برای بیماری‌های گوناگون دست یابند.
۳. ابزاری برای تصویربرداری دقیق از بافت‌های بدن
این ابزار نوعی پلتفرم می‌باشد 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 تشکیل کند. این پلتفرم به دانشمندان کمک می‌کند دید کاملا واضحی از سیستم‌های بیولوژیکی داشته باشند و هر رونوشت از RNA را با توجهی برابر ۱۰۰ نانومتر ببینند.
هم اکنون، تعدادی از دانشمندان 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 چه بسا آسیب‌زا را از این اندام حیاتی دور نگه می‌دارند. مسلما این سد خونی می‌تواند جلوی رسیدن داروهایی را که برای درمان بیماری‌های مغزی تجویز می‌شوند هم بگیرد. حالا دانشمندان نوعی اندام‌تراشه مغزی تولید کرده‌اند که می‌تواند این سد خونی را کنار بزند.
این تراشه مغزی پیچیده‌ترین تراشه‌ای می‌باشد که تا این ساعت 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 همچون عصب‌ها و میکروگلیا را در خود دارد. این دو کانال تراشه با هم در تماس هستند و وقتی مایع توسط کانال رگ‌های خونی حرکت می‌کند، دانشمندان می‌توانند شاهد طرز برخورد مولکول‌ها و حرکت آنها به کانال‌های یکدیگر و عبورشان از سد خونی مغزی باشند.
دانشمندان در تلاش‌اند بیماری‌های عصبی‌شناختی مثل پارکینسون را با این تراشه‌ها شبیه‌سازی کنند تا بتوانند بهترین روش درمان آنها را بیابند. این دانشمندان امیدوارند بتوانند توسط تراشه‌های میکروسیال مشکل نرسیدن دارو به مغز را حل کنند.
۵. دستگاهی برای بهتر دیدن اندام‌های داخلی بدن
اخیرا دانشمندان 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 توسط MRI کل بدن بیمار را در حالت نشسته، ایستاده یا خوابیده با وضوح خیلیبالایی تصویربرداری کند.
این دستگاه برخلاف اشعه ایکس، CT یا PET، تصویربرداری را بدون استفاده از تشعشع انجام دهد. ضمناً به نسبت با دیگر روش‌های تصویربرداری که برای اسکن کل بدن بیشتر وقت‌ها 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 می‌باشد که می‌تواند مقدار آنتی‌ژن لازم برای از بین بردن ویروس کرونا در بدن را مشخص کند.
این سنجش برحسب تست الیزا کار می‌کند. در این تست، نمونه خون بیمار گرفته می‌گردد.و پس از جداسازی سرم خون، نوعی سنجش (بر حسب ویروس دلخواه) به سرم خون اضافه می‌گردد.و با رنگی‌کردن محلول وجود پادتن‌های ضدویروس دلخواه را آشکار می‌کند. این سنجش از ویروس‌های زنده استفاده نمی‌کند و به نسبت با روش‌های دیگر، سرعت بالاتری دارد و می‌توان آسان‌تر از آن استفاده کرد.
۷. چند نوآوری و فناوری با دوام برای تولید غذا
امروزه اغلب شرکت‌های تهیه مواد غذایی به امید یافتن روش‌های جدید تولید مواد غذایی و نوشیدنی‌هایی که با دوامتر باشند، به‌جای مزارع سر از آزمایشگاهها درآورده‌اند. تقاضای روبه‌رشد مواد غذایی سلامت سیاره خاکی‌مان زمین و منابع آن را در خطر قرار داده است. در نتیجه تولید مواد غذایی در آزمایشگاهها گزینه با دوامتری به حساب می‌آید. از طرفی، تقاضای جهانی برای دریافت پروتئین هم رو به افزایش است و گوشت‌هایی که در آزمایشگاهها تولید می‌شوند روزبه‌روز برای مصرف مطمئن‌تر می‌شوند.
در ادامه، بعضی فناوری‌های با دوام برای تولید مواد غذایی را معرفی می‌کنیم.
۱. فناوری مایکو
با این فناوری از قارچ‌ها میسلیوم (بخش گیاهی قارچ) استخراج می‌گردد.تا بتوان این پروتئین گیاهی را به ترکیبی از پروتئین‌های مغذی تبدیل کرد.
۲. تولید پروتئین از هوا
این نوع پروتئین نوعی جایگزین گوشت می‌باشد که از هوای رقیق تولید می‌گردد. در اصل دانشمندان ناسا دی‌اکسید کربن را به نوعی پروتئین خوراکی و مناسب با محیط‌زیست تبدیل می‌کنند. گویا با این کار می‌توان نوعی منبع نامحدود پروتئین برای جمعیت دائم در حال رشد زمین تشکیل 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 می‌باشد که می‌تواند ورقه‌های همبرگر را برش زده، آنها را کباب کند و پس از‌آن به صورت ساندویچ دربیاورد و بسته‌بندی کند. این همبرگر در اصل نوعی ماده غذایی کاملا گیاهی پودرشده است. مسلما اگر این فناوری برای درست‌کردن مواد غذایی دیگر هم اعمال شود، وعده‌های غذایی مناسبی برای افرادی که دچار سوء‌تغذیه هستند آماده می‌گردد.
۸. پلتفرم هوش مصنوعی برای ایمنی هنگام جراحی
نوعی پلتفرم هوش مصنوعی تشکیل شده می‌باشد که می‌تواند اطلاعات دریافتی از دوربین‌ها، میکروفون ها و حسگرهای نصب‌شده در اتاق‌های جراحی را ثبت کند. این سیستم از این اطلاعات برای ارزیابی خطاها و ناکارآمدی‌های هنگام مراقبت از بیماران استفاده می‌کند و نتیجه را فورا به متخصصان سلامت عرضه می‌دهد تا اقدامات ضروری انجام شوند.
ضمناً 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 راه، اقدامات بهداشتی مناسب‌تر انجام شده و هزینه‌های مراقبت از بیمار کاهش می‌یابند.
۹. چاپ زیستی
چاپ زیستی نوعی فناوری می‌باشد 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 توسط چاپ زیستی سه‌بعدی مثالی ریه مصنوعی ایجاد کند. این ریه تمام قسمت‌های گوناگون یک ریه واقعی را دارد و می‌تواند کارکرد آن را تقلید کند.
کلام آخر
به این فهرست می‌توان نوآوری‌های جداب دیگری هم اضافه کرد که امسال معرفی شدند و تعدادی از نوآوری‌ها هم در مسیر تکمیل‌شدن هستند تا دنیای بهتری برای ما بسازند.
