نزدیک‌تر از همیشه به ساخت پوست مصنوعی

وب سایت کلیک: در تلاشی دیگر برای کشف نحوه عملکرد بدن انسان، محققان دانشگاه آوستین به روشی جدید برای عکس برداری سه بعدی آن هم با رزولوشنی بالاتر از همیشه رسیدند. این دستاورد می تواند به ساخت بافت پوست انسان به صورت مصنوعی کمکِ قابل توجه ای کند.

بدن ما در مقیاس نانومتری پستی و بلندی های زیادی داشته و بسیار نرم و انعطاف‌پذیر است. تغییرات بسیار کم در دمای محیط اطراف بافتِ نانو ذره‌ایِ بدن را به میزان قابل توجه‌ای تغییر می دهند. این تغییرات تصادفی-معروف به حرکت براونی-کار را برای عکس برداری سه بعدی در مقیاس‌ِ نانومتری به صورت شفاف و با جزییات بالا سخت می کنند.

یک روش معمول برای عکس برداری دقیق‌تر اضافه کردنِ تکیه گاه‌های شیمیایی و متوقف کردن این ذرات برای زمانی کوتاه است، تا فرصت عکس برداری را به دست دهد. اما زمانی که این افزونه های شیمیایی وارد کار می شوند نمونه مورد آزمایش خاصیت و عملکرد طبیعی خود را از دست می دهد.

روش دیگر، فشردن نانوذرات به سطحی شیشه‌ای و تا حدودی متوقف کردن حرکت آن هاست گرچه این روش نیز برای همه مواد عملی نیست.

هیچ یک از دو روش بالا همان طور که با یکدیگر مرور کردیم ایده آل و بی نقص نیستند، به همین دلیل تقریبا پانزده سال پیش آقای دکتر اِرنِست-لودویگ فِلورین و گروه‌اش برای این کار به روش سومی به نام عکس‌برداری از نویزِ حرارتی رسیدند. در سال ۲۰۰۱ آن‌ها توانستند تکنیک خود را به صورت تئوریک مطرح کنند اما پیاده‌سازی عملی کار تا امروز به طول انجامید و بالاخره موفق شدند با انتشار مقاله‌ای در journal Nature Communications نحوه کار خود را توضیح دهند.

برای درک نحوه کاربرد عکس برداری از نویز حرارتی محققان قیاس جالب زیر را مطرح می کنند:

فرض کنید از شما خواسته شده از یک اتاق کاملا تاریک با استفاده از یک توپِ ساخته شده از مواد فلورسنس و یک دوربین با سرعت شاتر بالا عکس برداری کنید. شما دوربین را به طرف اتاق نشانه گرفته و توپ درخشانِ‌تان را با سرعت پرتاب می کنید، سپس بلافاصله با دوربین پر سرعت خود عکس‌هایی پیاپی از اتاق ثبت می کنید. تک تکِ حرکات سریع توپ را می بینید، می بینید که چگونه به اجسام کوچک و بزرگ برخورد کرده و مسیر حرکتش به سمت هدفی دیگر تغییر می کند، نور تابیده شده از توپِ در حرکت به اجسام برخورد کرده و بازتاب می شود، این گونه است که نمای کلی از فضای سه بعدی اتاق و اجسامِ درونش با ادغام عکس های ثبت شده به دست میاید.

در عکس‌برداری از نویز حرارتی، اتاق تاریک مثال ما نمونه‌ بیولوژیکی و توپ فلورسنسی گویِ نانوذره‌اییِ ماست، که با حرکت براونی خود پیچ و تاب خورده و جابه‌ ‌جا می‌شود-همان حرکت مزاحمی که عکس‌های مایکروسکوپی را تار می کند.

دکتر فلورین می‌گوید: ما از این حرکت مزاحم و مهار نشدنی استفاده کردیم. نیازی نیست ابزاری پیچیده برای هدف خود استفاده کنیم، می‌نشینیم و اجازه می‌دهیم طبیعت کار را برای ما انجام دهد.

با استفاده از این تکنیک، دکتر فلورین و گروه‌اش برای اولین بار موفق به اندازه‌گیری خواص مکانیکی پروتئین کلاژن، آن هم با رزولوشنی بیشتر از ده نانومتر شدند.

این دستاورد جدید دانشمندان را یک قدم دیگر به درک و دریافت بافت پوستی انسان و البته ساخت نمونه مصنوعی آن نزدیک‌تر کرد.

دکتر فلورین در این باره می‌گوید: برای ساخت بافت طبیعی پوست به صورت مصنوعی، باید ابتدا اجزای سازنده آن را بشناسیم. اینگونه می توان شبکه کلاژنی ساخت که همچون داربستی به پرورش سلول‌های طبیعی جهت داده آن‌ها را در مسیر درستی که ما برای‌شان تعیین کرده‌ایم راهنمایی کند.