طوّر الباحثون طريقة رخيصة لإنتاج صمامات قلبية في غضون دقائق تعمل فورًا بعد زراعتها في الأغنام، ويسمي العلماء طريقتهم “الغزل النفاث الدوار المُركّز” والتي يصفونها بأنها: “آلة صنع غزل البنات بمجفف شعر خلفي”. ورُغم الاحتياج إلى تجارب طويلة الأمد بداخل الجسم لاختبار تحمل الصمامات، فقد تحكموا في تدفق الدم بكفاءة داخل الأغنام لمدة ساعة. ونُشر النموذج الأوليّ في دورية ماتر.

يقول المهندس الحيوي في جامعة هارفرد مايكل بيترز –وهو أحد مؤلفي الدراسة الأوائل: “تمتاز طريقتنا بميزتين كبيرتين هما: السرعة، والدقة المكانية”، ويضيف: “بإمكاننا صنع ألياف صغيرة -على مقياس النانومتر- تحاكي المصفوفة خارج الخلوية التي تعتاد خلايا الصمام القلبي على العيش والنمو فيها، وبإمكاننا أيضًا غزل صمامات كاملة في غضون دقائق، خلافًا للتقنية المتاحة حاليًا التي يستغرق صنعها أسابيعًا أو شهورًا”.

تتكون الصمامات القلبية الرئوية من ثلاث شرفات متداخلة جزئيًا تفتح وتغلق مع كل نبضة، وتتحكم في تدفق الدم في اتجاه واحد داخل القلب: فمع كل نبضة تفتح بالكامل لتسمح بتدفق الدم، ثم تغلق بالكامل لتمنع عودته.

يستخدم الباحثون النفاثات الهوائية في صناعة الصمامات لإدخال البوليمر السائل إلى إطار على شكل صمام، فتنتج شبكة سلسة من الألياف الصغيرة. وصُممت هذه الصمامات لتكون مؤقتة وتجددية،  فهي توفر دعامة مسامية لتترشح فيها الخلايا وتبني عليها وتستبدلها في النهاية بعد تحلل البوليمر حيويًا.

أوضح المهندس الحيوي وكبير المؤلفين في جامعة هارفرد كيت باركر: “تعمل الخلايا على مقياس النانومتر، وتعجز الطباعة ثلاثية الأبعاد عن الوصول إلى هذا المستوى، ولكن بمقدور الغزل النفاث الدوار المُركّز وضع إشارات مكانية على مقياس النانومتر، فإذا دخلت الخلايا الدعامة تشعر وكأنها في صمام قلبي وليس دعامة صناعية”، ويضيف: “يتضمن الأمر نوعًا من الاحتيال”.

اختبر الفريق قوة الصمامات ومرونتها وقدرتها على تكرار الفتح والغلق باستخدام ناسخة النبضات، وهي آلة تحاكي نبضات القلب.

يقول بيترز: “يعمل الصمام القلبي الطبيعي لمليارات الدورات خلال حياة الإنسان؛ ولذا فهي تُشد وتُمط وتُحفز باستمرار”، ويضيف: “ينبغي أن تكون الصمامات مرنة جدًا وتحتفظ بشكلها ضد التحفيزات الميكانيكية، وينبغي كذلك أن تكون قوية بما يكفي لتتحمل ضغط الدم الذي يحاول العودة”.

وقام الباحثون أيضًا بزراعة خلايا قلبية على الصمامات لاختبار التوافقية الحيوية وجودة ترشح الخلايا في الدعامة. أوضحت عالمة الفيزياء الحيوية والمؤلفة الأولى الأخرى للدراسة، سارة موتا، والتي تعمل في جامعتي هارفرد وزيورخ: “تتصل الصمامات مباشرةً بالدم، ولذلك نحتاج إلى التأكد من ألا تسبب المادة أي تخثر أو انسداد في الأوعية الدموية”.

وختامًا، اختبر الباحثون فعالية الصمامات الفورية في الأغنام، وهي نموذج حيواني مناسب لعدة أسباب؛ لتشابه القوى الفيزيائية داخل قلوب الأغنام والبشر، ولأن قلوب الأغنام تمثل بيئة “متطرفة” للصمامات القلبية؛ بسبب سرعة أيض الكالسيوم في الأغنام، بما يمثل خطورة متزايدة لتكون رواسب الكالسيوم، وهي مضاعفة شائعة لمتلقي الصمامات القلبية.

زرع الباحثون صمامين داخل غنمتين، وراقبوا موضعهما وفعاليتهما باستخدام الموجات فوق الصوتية لمدة ساعة، وزُرع الصمامان بنجاح وعملا فورًا، ولكن تزحزح أحد الصمامين بعد بضع دقائق، ويظن الباحثون أن هذا بسبب عدم مناسبة حجم الصمام للشاة. وأظهر الصمام فعالية جيدة لمدة ساعة في الشاة الثانية، وأظهر تحليل ما بعد الوفاة عدم وجود مضاعفات فيما يخص التمزق أو التخثر وأن الخلايا كانت قد بدأت في الترشح والالتصاق بالصمام.

يخطط الباحثون لاختبار أداء الصمامات لفترة أطول وفي أغنام أكثر. يقول بيترز: “نريد أن نرى جودة عمل صماماتنا على مدى أسابيع وشهور، وكفاءة وسرعة إعادة بناء خلايا الأغنام وأنسجتها للدعامة”.

وأضاف باركر: “يستغرق تطوير شيء يُزرع داخل الإنسان فترة طويلة، لذا يجب اختبار الكثير من الحيوانات قبل تعميمه على البشر”.

المصدر: https://medicalxpress.com

ترجمة: عمر همام

لينكد إن: omar-hammam

مراجعة وتدقيق: زينب محمد