ایجاد اندام‌های آزمایشگاهی در قالبی از ریشه‌های گیاهی 

به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از نیواطلس، شبکه‌های میکروسیال سه بعدی کاربرد‌های بسیار ارزشمندی دارند و اکنون دانشمندان با استفاده از قالب گیری از ریشه گیاهان، روش بسیار ساده تری را برای ساختن اشیا ابداع کرده اند.

به عبارت دیگر، یک شبکه میکروسیال سه بعدی مجموعه‌ای از کانال‌های ریزمقیاس منشعب است که در سراسر یک قطعه ماده سه بعدی تونل می‌زند و برای خود راه باز می‌کند. کانال‌ها آنقدر باریک هستند که می‌توانند مایعات مختلف را از طریق عمل مویرگی در سراسر مواد پخش کنند و نیازی به پمپاژ نداشته باشند.

از جمله کاربرد‌های بالقوه چنین شبکه‌هایی می‌توان به استفاده در پوست یا اندام‌های جایگزین رشد یافته آزمایشگاهی، مواد خود ترمیم شونده و دستگاه‌های رباتیک نرم اشاره کرد. اما با توجه به این واقعیت که ساخت چنین میکروکانال‌های کوچکی کار بسیار پر زحمتی است، این فناوری هنوز به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته است.

اکنون پژوهشگران دانشگاه کیوشو در ژاپن به سرپرستی پروفسور «فوجیو تسوموری» «Fujio Tsumori» با در نظر گرفتن این محدودیت، در تلاش برای یافتن چیزی بودند که ساختار مطلوب را دارد یعنی ریشه‌های گیاه. از این گذشته، ریشه‌ها اساسا ساختار‌های پیچیده‌ای هستند که با انشعاب در طور یک ماتریس سه بعدی از خاک، انتقال آب را انجام می‌دهند.

دانشمندان با استفاده از نانوذرات سیلیکا، رزین هیدروکسی پروپیل متیل سلولز و آب، یک محیط رشد جایگزین خاک ایجاد کردند. سپس بذر گیاهانی مانند تربچه، شبدر سفید و چچم (نوعی علوفه) را در آن محیط قرار داده و گذاشتند تا جوانه بزنند.

محققان وقتی که این گیاهان، شبکه‌ی خوبی از ریشه ایجاد کردند، آنها و محیط‌های رشدشان را در یک کوره قرار داده و تا دمای بیش از هزار درجه سانتیگراد حرارت دادند. این کار موجب شد ماده گیاهی به طور کامل تجزیه شود، به علاوه باعث ذوب شدن ذرات سیلیس، ادغام و تبدیل شدن آن به شیشه شد.

نتیجه نهایی یک صفحه شفاف شیشه‌ای پر از کانال‌های میکروسیال ریشه‌ای شکل بود. عرض این کانال‌ها از ۱۵۰ میکرومتر برای ریشه‌های اصلی، تا حدود ۸ میکرومتر برای تار‌هایی که از آن ریشه‌ها منشعب می‌شوند، متغیر بود.

در مرحله بعدی دانشمندان به جای گیاهان، قارچ را در این محیط کاشتند. مشخص شد که ساختار ریشه‌ای بسیار ظریف این موجودات، که به عنوان ریسه قارچی شناخته می‌شود، کانال‌هایی به باریکی یک میکرومتر در شیشه ایجاد می‌کند.

در کنار سایر کاربرد‌های بالقوه این فناوری که در آن ماتریس‌هایی به غیر از شیشه ممکن است استفاده شود، از این ابزار می‌توان به عنوان وسیله‌ای آسان‌تر برای مطالعه عملکرد ریشه‌های گیاه بکار برد. این به نوبه خود می‌تواند منجر به بهبود روش‌های رشد محصولات شود.

تسوموری می‌گوید: «آزمایشگاه ما بر روی تقلید زیستی متمرکز است، جایی که سعی می‌کنیم با نگاه کردن به طبیعت و تکرار مصنوعی چنین ساختارهایی، مسائل مهندسی را حل کنیم و چه نمونه‌ای بهتر از میکروسیال‌ها در طبیعت از ریشه‌های گیاهی و ریسه‌های قارچی؟»

نتایج این تحقیقات در نشریه Scientific Reports منتشر شده است.