ساختن سوزن واکسن با الهام از نیش مار

مجموعه: اخبار پزشکی

تاریخ انتشار : شنبه, 30 مهر 1401 13:26

به گزارش ایسنا و به نقل از اس اف، دانشمندان می‌گویند که نیش، پنجه و گزش زنبور، مار یا سایر حیوانات می‌تواند الهام‌بخش تولید سوزن‌هایی برای واکسن‌ها باشد. این جنبه‌های خطرناک طبیعت ممکن است به دانشمندان کمک کند تا انواع جدیدی از سوزن‌ها را برای واکسن‌ها و همچنین مواد محافظ در برابر این نوع زخم‌های وارده به انسان ایجاد کنند.

یکی از موارد وحشتناکی که می‌تواند در طبیعت وجود باشد، نیش مار افعی است. دندان‌های تیز و بلند این مار همانند سرسوزن است.

اکنون، گروهی از پژوهشگران دانشگاه ایلینوی در اربانا-شمپین، در یک مدل "سینتیک نیش" - انرژی ناشی از حرکت یک حیوان - را بررسی کرده‌اند. آنها با این مدل ریاضی همین کار را برای نیش زنبور و پنجه نیز انجام دادند. این یافته‌ها راه را برای توسعه بسیاری از انواع ابزارهای سوراخ‌کننده (puncturing tools) هموار می‌کند و دریچه‌ای را به روی توسعه سوزن‌ها، مواد سوراخ‌کننده و لباس‌های محافظ جدید باز می‌کند.

برخی از مارها مانند افعی‌ها برای گاز گرفتن طعمه به سرعت خود متکی هستند. آنها می‌توانند با سرعت سه متر در ثانیه و در یک چشم بر هم زدن، به طعمه خود حمله کنند. سلول‌های نیش‌زن عروس دریایی، نماتوسیست‌ها (nematocysts)، تقریباً هفت مرتبه کوچک‌تر از نیش هستند و با سرعت ۳۸ متر در ثانیه حرکت می‌کنند.

"فیلیپ اندرسون" (Philip Anderson)، استاد تکامل، بوم‌شناسی و رفتار دانشگاه ایلینوی گفت: ایده پشت این کار، ارائه یک چارچوب کمّی برای مقایسه انواع سیستم‌های سوراخ بیولوژیکی (biological puncture systems) با یکدیگر بود. یک سوال اولیه این پژوهش این بود که چگونه این سیستم‌های مختلف را اندازه‌گیری کنیم تا آنها را قابل مقایسه کنیم.

حیوانات چگونه از این سلاح ها در طبیعت استفاده می کنند؟

مارها از دندان‌های سوزنی‌مانند خود برای تزریق سم کشنده استفاده می‌کنند. آنها به‌گونه‌ای تکامل یافته‌اند که می‌توانند طعمه‌های مورد علاقه خود از گونه‌های مختلف (از خرچنگ‌های پوسته‌سخت گرفته تا پستانداران پشمالو) را هضم کنند.

"بینگ یانگ ژانگ" (Bingyang Zhang)، پژوهشگر مقطع فوق دکترا و یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: پیش‌بینی ویژگی‌های سیستم‌های بیولوژیکی یک مشکل چالش برانگیز است. برخی از مارها روی موش‌ها یا خزندگان از جمله مارهای دیگر تمرکز و آنها را شکار می‌کنند. عموم‌خواران (generalist) نیز وجود دارند که تقریباً هر چیزی را که در دهانشان جای می‌گیرد، می‌خورند. حیوانات و گیاهان، استراتژی‌های مختلفی را برای گرفتن طعمه یا دفاع از خود در برابر شکارچیان به کار می‌گیرند. اهداف آنها نیز متفاوت است.

اندرسون افزود: برای مثال برخی افعی‌ها، پستانداران را گاز می‌گیرند، به این معنی که آنها باید نیش خود را از بافت‌های نرم پوشیده‌شده در پوست وارد کنند، در حالی که برخی دیگر، خزندگانی را مورد هدف قرار می‌دهند که فلس‌هایی دارند و سوراخ کردن آن‌ها کاری سفت‌تر و سخت‌تر است.

به عنوان مثال، زنبورهای انگلی (Parasitic wasps) از یک لوله انعطاف پذیر برای تزریق تخم به میزبان خود استفاده می‌کنند. پروفسور اندرسون تأکید می‌کند، آنها می‌توانند در پوست کرم پیله‌ساز و همچنین به میوه یا حتی چوب نیز نفوذ کنند.

ژانگ گفت: اگر مورفولوژی یا شکل آسیب ایجاد شده توسط یک ابزار سوراخ‌کننده را بدانیم، می‌توانیم از این مدل برای پیش‌بینی میزان مصرف انرژی در طول سناریوی سوراخ کردن استفاده کنیم یا می‌توانیم جنبه‌های مختلفی از ویژگی‌های ماده را پیش‌بینی کنیم. ارگانیسم‌ها از ابزارهای مختلفی مانند نیش، دندان یا خارها برای سوراخ کردن سایر موجودات در همه مراحل از شکار تا دفاع و تولید مثل استفاده می‌کنند. یک مدل ریاضی برای محاسبه میزان مصرف انرژی در فرایند سوراخ کردن ارائه می‌کنیم. این چارچوب نظری، عملکرد نیش حشرات، خارهای رز، نیش مار یا سایر سیستم‌های سوراخ‌کننده را باهم مقایسه می‌کند و به ما اجازه می‌دهد تا چگونگی تأثیر قوانین فیزیکی بر تکامل آنها را بررسی کنیم.