كما نعلم جميعا يعد الدماغ من أكثر الأعضاء عرضة للأذية وكما نعلم أن غرسات الدماغ تُصنع عادةً من المعادن والمواد الصلبة فهذه المواد ممكن أن تُسبب مع الوقت التهاب وتراكم الأنسجة الندبية.

وعلى أثر ذلك يعمل المهندسون في معهد ماساتشوستس للتّكنولوجيا على تطوير غرسات عصبيّة ناعمة ومرنة يمكنها أن تتوافقَ بلطف مع طبيعة الدّماغ وأن تقوم بمراقبة نشاطه على مدى فترات طويلة دون أن تسبب ضرراً لأنسجته.

حيث هذه الإلكترونيات المرنة تُعد بدائل أكثر ليونة من الأقطاب الكهربائية المصنوعة من المعدن والمصممة لمراقبة نشاط الدماغ كما أنها مفيدة من أجل غرسات الدماغ التي تُحفز المناطق العصبية لتخفيف أعراض الصّرع ومرض باركنسون والاكتئاب الشّديد.

وهنا يأتي السؤال الذي يطرح نفسه كيف تمكن المهندسون من تطوير هذه الغرسات الدماغية؟؟

طوّر المهندس شوانهي تشاو وهو أستاذٌ في الهندسة الميكانيكيّة والهندسة المدنيّة البيئيّة وفريقه البحثي

طريقة لطباعة المجسّات العصبيّة ثلاثيّة الأبعاد والأجهزة الإلكترونيّة الأخرى الّتي تتميزُ بالنّعومة والمرونة كالمطاط.

تُصنع هذه الأجهزة عادةً من نوع من البوليمر أو البلاستيك اللّين الموصل للكهرباء.

حيث قام الفريق بتحويل محلول البوليمر الموصل الذي يشبه السائل إلى مادة تُشبه معجون الأسنان

وبعد ذلك تمكنوا من تغذية هذه الأجهزة من خلال طباعة هذا المعجون بشكل ثلاثي الأبعاد لصنع أنماط مستقرة موصلة للكهرباء.

وبتنفيذ الخطوات السابقة، استطاع الفريق من طباعة العديد من الأجهزة الإلكترونية اللينة ومن بينها قطب كهربائي صغير مطاطيّ وقاموا بزراعته في دماغ فأر.

فعندما تحرك الفأر بحرية ضمن بيئة التجارب كان المسبار العصبيّ قادراً على التقاط النّشاط من خلية عصبيّة واحدة وعندما راقب العلماء هذا النشاط استطاعوا الحصول على صورة عالية الدقة لنشاط الدماغ حيث تساعدهم هذه المراقبة في تصميم علاجات وغرسات دماغية طويلة الأمد لمجموعة كبيرة ومتنوعة من الاضطرابات العصبية.

كيف تمكن الباحثون من تطبيق هذه التقنية على الطابعة ثلاثية الأبعاد؟

بدايةً بدأ الباحثون بإدخال البوليمر في طابعة ثلاثية الأبعاد وهو بشكله السائل وقاموا بالبحث عن طريقة لتكثيف البوليمر مع الاحتفاظ بالموصلية الكهربائية الكامنة فيه.

ولكن هذه الألياف ستصبح هشة ومتصدعة، لذلك قاموا بإعادة مزج الألياف النانونية بمحلول من الماء ومذيب عضوي لتشكل هيدروجيل وهو مادة مطاطية وصنعوها بتركيزات مختلفة ووجدوا أنها بين

5 إلى 8 بالمئة من وزن الألياف النانوية أنتجَ مادة تشبهُ معجون الأسنان وكانت موصلة للكهرباء ومناسبة للتغذية في طابعة ثلاثية الأبعاد.

ثم قاموا بإدخاله في طابعة ثلاثية الأبعاد ووجدوا أن بإمكانهم إنتاج دارات معقّدة قادرة على البقاء مستقرة وموصلة للكهرباء.

ولاختباره قاموا بطباعة قطب كهربائي مطاطي صغير مكون من البوليمر المرن وبعدها زرعوه في دماغ فأر ووجدا أنه يمكن أن يلتقط إشارات كهربائية من خلية عصبية واحدة.

ما أهمية هذه التقنية في علاج الأمراض؟

قالوا الباحثون أنهم يأملون على إثبات هذا المفهوم وأنهم على أمل أن يتمكن الناس من استخدام هذه التكنولوجيا لصناعة أجهزة مختلفة وبسرعة كبيرة.

حيث باستطاعتهم تغير التصميم وتشغيل كود الطباعة وإنشاء تصميم جديد في غضون 30 دقيقة

ويأملون أيضاً أن يؤدي ذلك إلى التّبسيط في تطوير الواجهات العصبيّة، بحيث تكون مصنوعة بالكامل من مواد مرنة.

ما آلية عمل هذه الأقطاب؟؟

قال الباحثون أن الأقطاب الكهربائية عادة تكون عبارة عن أسلاك معدنية صلبة وبمجرد حدوث اهتزازات يمكن لهذه الأقطاب أن تُدمر الأنسجة العصبية ولكن بفضل هذا الابتكار نستطيع استخدام مسبار جل بدلاً من إدخال الإبر بالإضافة أن الأقطاب القائمة على الهيدروجيل تكون أكثر حساسية من الأقطاب التقليدية المعدني.

وأخيراً.. صرح الباحثون أنهم بإمكانهم أن يصنعوا الشكل الهندسي بدقة عالية باستخدام الطباعة الثلاثية

في أقل من ساعة.

وقد تحل هذه العملية محل تقنيات الطباعة التقليدية كونها طريقة أبسط وأرخص لصنع مجموعة من الأجهزة العصبية.