طور طالب في معهد موسكو للطيران (MAI) جهاز ديالايزر (مرشح غشائي) مصغر مخصصا لمعالجة كميات صغيرة جدا من السوائل، في ابتكار قد يسهم في خفض تكاليف أبحاث الهندسة الحيوية ، خاصة الدراسات المتعلقة بتطوير خلايا الدم الحمراء المستخدمة كمفاعلات حيوية للأدوية.
وأعلن المعهد عن الابتكار عبر مكتبه الإعلامي، فيما نقلت التفاصيل منصة Наука Mail.
جهاز أصغر بـ12 مرة من البدائل المتاحة
ابتكر الطالب تيمور حيداروف جهازا داخليا بسعة تبلغ نحو 1.5 ملليلتر فقط، وهو حجم يقل بنحو 12 مرة عن أصغر أجهزة الديالايزر المتوفرة حاليا في الأسواق، والتي تبدأ سعتها من 18 ملليلتر.
كما يتميز الجهاز بانخفاض تكلفته، إذ تُقدر كلفة تصنيعه بما يتراوح بين أربع وخمس مرات أقل مقارنة بالأجهزة التقليدية.
مخصص للعينات الصغيرة
يستهدف الجهاز التطبيقات التي تتطلب التعامل مع عينات سائلة محدودة الحجم، مثل إنتاج خلايا الدم الحمراء المفاعلة حيويا والمحملة بالأدوية، والتي تُستخدم في الأبحاث والدراسات قبل السريرية.
وأشار المعهد إلى أن أجهزة الديالايزر بهذا الحجم لم تكن متوفرة في الأسواق قبل هذا الابتكار.
آلية عمل المرشح الغشائي
يتكون الجهاز من حزمة من الألياف المجوفة المصنوعة من مادة غشائية منفذة.
وتوضع هذه الحزمة داخل وعاء يحتوي على سائل الديالزة، بينما يُضخ المحلول المراد تنقيته عبر الألياف باستخدام مضخة تمعجية.
وتعتمد عملية التنقية على الانتشار (Diffusion)، حيث تعبر جزيئات الشوائب عبر جدران الألياف إلى السائل الخارجي، في حين تبقى الجسيمات الأكبر حجما، مثل خلايا الدم الحمراء، داخل الألياف.
التغلب على تحدي الإحكام
أوضح المطور أن أكبر التحديات التقنية تمثلت في ضمان الإحكام الكامل للجهاز رغم حجمه الصغير.
ولحل هذه المشكلة، استخدم مادة البولي يوريثان لإغلاق نقاط اتصال الألياف، كما صُنعت الوصلات الخاصة بالجهاز باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد.
نتائج الاختبارات
أكدت الاختبارات الأولية نجاح الجهاز في تحقيق أداء مرتفع، إذ أظهرت النتائج توافقا تجاوز 99% مع النموذج النظري الذي استند إليه التصميم.
ويرى الباحثون أن هذا الابتكار سيساعد على تقليل استهلاك الكواشف الكيميائية والمواد الخلوية مرتفعة الثمن، مما يخفض تكاليف الدراسات قبل السريرية ويزيد من كفاءة الأبحاث في مجال الهندسة الحيوية.
وقد نُفذ المشروع بإشراف علمي وبالتعاون مع المركز الوطني الروسي للأبحاث الطبية لأمراض الدم والأورام والمناعة لدى الأطفال باسم دميتري روغاتشوف.