آشنایی کامل با کاربردهای تار عنکبوت در پزشکی

۱,۶۱۵
۰
۰
یکشنبه, ۲۵ فروردين ۱۳۹۸ ۱۳:۱۸
تار عنکبوت شبکه‌ای از رشته‌های پروتئینی است که توسط عنکبوت‌ها تنیده می‌شود. این پروتئین سرشار از آمینو اسیدهای آلانین و گلیسین است. تار عنکبوت دارای ویژگی‌های منحصر به فرد از جمله مقاومت بسیار بالا در عین داشتن انعطاف‌پذیری است که باعث می‌شود از آن در بسیاری از موارد استفاده شود.
آشنایی کامل با کاربردهای تار عنکبوت در پزشکی

تار عنکبوت در پزشکی

تار عنکبوت یکی از قوی‌ترین و با دوام‌ترین مواد طبیعی است.

یک تیم از مهندسان زیستی یک روش جدید برای استفاده از قدرت ابریشم عنکبوت برای ترمیم شکستگی استخوان‌ها ابداع کرده است.

تار عنکبوت شبکه‌ای از رشته‌های پروتئینی است که توسط عنکبوت‌ها تنیده می‌شود.

این پروتئین سرشار از آمینو اسیدهای آلانین و گلیسین است.

بیشتر رشته‌های پلی پپتیدی سازنده این پروتئین، به صورت صفحات بتا آرایش یافته‌اند. این صفحات در زمینه‌ای از رشته‌های آمینو اسید به صورت صفحات آلفا جای گرفته‌اند.

مارپیچ‌های آلفا با بی‌نظمی زیادی به هم پیچیده‌اند و همین بی‌نظمی باعث خاصیت کشسانی تار می‌شود.

یکی از ویژگی‌های جالب تار عنکبوت این است که مقدار زیادی نمک و مواد ضد باکتری و ضد قارچ دارد که در برابر حمله باکتری‌ها و قارچ‌ها از آن محافظت می‌کند.

ابریشم عنکبوت پروتئینی است که توسط عنکبوت تولید می‌شود.

عنکبوت از ابریشم خود برای تنیدن تار برای ساخت خانه یا دیگر سازه‌ها استفاده می‌کند که به صورت تار عنکبوت مشبک برای شکار دیگر موجودات یا تار و پیله برای فرزندانشان است.

بعضی عنکبوت‌های کوچک از تار خود مانند بالون استفاده می‌کنند. یعنی اجازه می‌دهند تار به وسیله باد بالا برود و خودش حرکت کند که معمولا پس از طی مسافت‌های طولانی متوقف می‌شود و یکی از راه‌های مورد استفاده عنکبوت‌ها برای نقل مکان است.

شنیده شده ملوان‌هایی گفته‌اند عنکبوت‌هایی در کشتی آنها فرود آمده‌اند، در حالی که از خشکی خیلی دور بوده‌اند.

این ابریشم مرغوب که عنکبوت برای بالون استفاده می‌کند، "گاسامر" نام دارد. در بعضی موارد عنکبوت‌ها از ابریشم خود به عنوان منبع غذایی نیز استفاده می‌کنند.

در ادامه مطلب تعدادی از کاربردهای تار عنکبوت در زمینه پزشکی را بیان کرده‌ایم.

تار عنکبوت در پزشکی

استفاده از تار عنکبوت در پزشکی

1- تولید میکروکپسول با تار عنکبوت

محققان آلمانی- سوییسی با استفاده از ابریشم عنکبوت مصنوعی میکروکپسول هایی را تولید کرده اند که می توان از آن برای انتقال مستقیم واکسن به سلول های ایمنی به منظور مقابله با تومورهای سرطانی بهره برد.

پروفسور «کارل بورکین»، متخصص ایمنی درمانی ضد تومور درباره خواص این الیاف می گوید:

تار عنکبوت باعث التهاب یا واکنش سیستم ایمنی نمی شود و بر اساس یافته های ما میکروذرات آن توانایی تحمل دمای بالای صد درجه سانتیگراد برای چندین ساعت متمادی را دارند.

در کشورهای در حال توسعه حفظ واکسن‌ها در سرما یکی از مشکلات همیشگی است اما با استفاده از الیاف عنکبوت می توان بر این مشکل غلبه کرد.


2- استفاده از تار عنکبوت برای ترمیم استخوان

اکنون یک تیم از دانشگاه "کانکتیکات" از فیبرهای ابریشم برای ایجاد یک کامپوزیت زیست‌تخریب‌پذیر جدید استفاده کرده است که مخصوص ترمیم استخوان‌های بزرگ و حامل، مانند استخوان‌های پا ایجاد شده است.

محققان امیدوارند که ابداع آنها بتواند عوارض سنتی که همراه با بهبودی استخوان‌های اصلی است را از بین ببرد.

اغلب پزشکان با قرار دادن پیچ‌ها و صفحات فلزی سعی در ثابت نگه‌داشتن، به هم چسباندن و ترمیم استخوان‌های شکسته دارند.

در حالی که بعضی فلزات می‌توانند یون‌ها را به بافت‌های دیگر برسانند که باعث تحریک و اغلب عواقبی بیشتر از خود شکستگی می‌شود.

پروفسور "می وی"(Mei Wei)، استاد دانشگاه "کانکتیکات" می‌خواست این مشکلات را از بین ببرد و دانش مهندسی پزشکی خود را برای حل این مشکلات به کار گرفت.

وی از یک پروتئین موسوم به "فیبروین"(fibroin) که در اکثر ابریشم عنکبوت‌ها یافت می‌شود و یک پروتئین نامحلول است که به عنکبوت‌ها کمک می‌کند چنین ابریشم سخت با شدت کشسانی بالا ایجاد کنند، استفاده کرد.

ابداع وی ستایش همکارانش را برانگیخته است و می‌داند که توسط همکارانش می‌تواند ابداع خود را توسعه دهد.

وی می‌گوید: محصول ما واقعا از قدرت و انعطاف‌پذیری بالایی برخوردار است، اما ما احساس می‌کنیم که می‌توان خیلی بیشتر از این‌ها پیشرفت کرد و این محصول را توسعه داد.

فیبروین ابریشم در پروژه‌های دیگر نیز استفاده شده است. در سال 2016، از آن به منظور افزایش عمر مفید میوه به عنوان پوشش منحصر به فرد مواد غذایی استفاده شد.

همچنین برای بازسازی بافت به خاطر سازگاری خوب آن با سلول‌های پستانداران، استفاده شده است.

در حالی که جامعه پزشکی سال‌هاست که از قدرت فیبروین ابریشم آگاه است، "وی" و تیمش اولین کسانی هستند که دست به ساخت کامپوزیت پلیمری متراکم با ساختارهای پروتئینی زده‌اند.

"وی" می‌دانست که به منظور موفقیت پروژه، نیاز به ایجاد بهترین دستگاه بهبودبخش دارد که بتواند روش‌های ترمیم استخوان سنتی را به ویژه برای استخوان‌های حامل، به چالش بکشد.

یکی از بهترین ویژگی‌های در مورد فیبروین ابریشم در مقایسه با یک صفحه فلزی در شکستگی پا این است که این کامپوزیت پس از گذشت یک سال از زمان کارگذاری در محل شکستگی، شروع به جذب شدن می‌کنند و پس از جوش خوردن استخوان و بهبودی کامل، نیازی به جراحی دیگری برای برداشتن آن وجود ندارد.

3- بازسازی عصب های آسیب دیده توسط تار عنکبوت

یکی از مهمترین کاربردهای ابریشم عنکبوت کمک به بهبودی افراد معلول خواهد بود.

محققان اتریشی در حال بررسی امکان استفاده از الیاف فوق مقاوم عنکبوت «گردباف» تانزانیایی برای درمان چندین نوع از آسیب های عصبی هستند.

این تکنیک میکرو جراحی شامل پر کردن وریدها از ابریشم برای تسریع درمان عصب ها است.

عنکبوت گردباف به اندازه کف دست بوده و از تارهایش برای به دام انداختن پرنده های کوچک بهره می برد.

پروفسور «کریستین رادتک»، از متخصصان جراحی ترمیمی و پلاستیک دانشگاه وین مزایای ابریشم عنکبوت را بدین صورت بیان می کند:

متاسفانه اغلب مواد روی رشد عصب تاثیر نامطلوبی دارند با این حال تار عنکبوت ماده‌ای مورد علاقه عصب بوده و پس از اتصال به آن مستقیما فیبرها را دنبال می کند.

4- ساخت پوست مصنوعی با تار عنکبوت

اگر از طرفداران اسپایدرمن باشید می‌دانید که او گاهی اوقات با استفاد از تار زخم های خود را درمان کرده یا خونریزی آن را بند می آورد.

اخیرا محققان سوئدی و هندی این ایده را یک گام به واقعیت نزدیکتر کرده و با استفاده از الیاف مذکور پانسمان و حتی پوست مصنوعی تولید کرده اند.

از این پانسمان می توان برای بهبود زخم های مزمن نظیر زخم پای دیابتی بهره برد.

پوست مصنوعی نیز در موارد حادی نظیر سوختگی درجه سه کاربرد دارد.

علاوه بر این در صنعت آرایشی بهداشتی هم می توان برای بهبود پوست از آن استفاده کرد.

فواید پزشکی این الیاف به همین جا ختم نمی شود و گروهی دیگر از محققان برای تولید کامپوزیتی زیست‌تخریب‌پذیر از آن استفاده کرده اند که قابلیت ترمیم استخوان‌های بدن را داشته و پس از پایان روند بهبودی به صورت خودکار جذب بدن می شود.

5- استفاده از تار عنکبوت در ساخت سمعک

تار عنکبوت می‌تواند به ساخت میکروفن‌های حساس‌تر کمک کند و نقشی کلیدی در ساخت سمعک‌های پیشرفته‌تر ایفا کند.

به گزارش ایسنا و به نقل از گیزمگ، طبیعت و خاصیت فوق العاده تار عنکبوت، منبع الهام دانشمندان برای ایجاد انواع جدید میکروفن‌های حساس شده است.

در ادامه مسیر، این دستگاه‌های جدید را می‌توان در سمعک‌های پیشرفته و تلفن‌های همراه استفاده کرد که صداهای با کمترین فرکانس را انتخاب کرده و در عین حال به طور همزمان صدای زمینه را برای عملکرد بهتر فیلتر می‌کنند.

تار عنکبوت یک ماده شگفت انگیز است که علاقه بسیاری از دانشمندان را در زمینه‌های مختلف از جمله کسانی که در الکترونیک، ژن درمانی، اکتشافات فضایی و پزشکی فعالیت می‌کنند، به خود جلب کرده است.

استحکام و انعطاف‌پذیری فوق العاده آن حتی می‌تواند موجب استفاده از آن در سیم‌های ویولن و صندلی‌های خودرو شود.

اما انعطاف‌پذیری آن است که توجه یک تیم از دانشمندان از دانشگاه بینگامتون نیویورک را جلب کرده است.

تحقیقاتی که به سرپرستی "رون مایلز" استاد برجسته در مهندسی مکانیک انجام شده است بررسی کرد که چگونه حشرات در نحوه تشخیص صداها با انسان متفاوت هستند و اینکه ما چه چیزی می‌توانیم از آنها یاد بگیریم.

مایلز می‌گوید: ما از پرده گوش‌مان استفاده می‌کنیم که براساس فشار صدا را دریافت می‌کند، در حالی که اکثر حشرات با موهایشان می‌شنوند.

این به این دلیل است که به جای تشخیص تغییرات فشار در هوا، حشراتی مانند پشه، مگس و عنکبوت سرعت هوا را با استفاده از موهای بسیار ظریف و نازک بر روی بدن‌شان تشخیص می‌دهند.

مشاهده شده که تار عنکبوت نیز به اندازه کافی نازک است که توسط آن امواج صوتی حتی در فرکانس‌های بسیار پایین، حرکت می‌کنند.

این حساسیت به حدی زیاد است که دانشمندان آن را به ابزار تشخیص زمین لرزه تشبیه می‌کنند.

مایلز می‌گوید: این حتی می‌تواند با امواج فروصوت در فرکانس‌هایی با میزان 3 هرتز نیز اتفاق بیفتد.

دانشمندان برای تبدیل این جنبش به چیزی مفید در راه اهداف‌شان، پوششی از تار عنکبوت را روی طلا کشیده و آن را درون یک میدان مغناطیسی قرار دادند.

این کار به آنها اجازه داد که حرکت ایجاد شده توسط امواج صوتی را به یک سیگنال الکترونیکی تبدیل کنند و آنها را با یک میکروفن بسیار حساس که قابلیت تشخیص دامنه وسیع‌تر فرکانس‌ها با هدایت دقیق دارد، دریافت کنند.

با توجه به این توانایی‌ها، میکروفن ساخته شده توسط این تیم تحقیقاتی، توانایی دریافت صداهایی را که برای میکروفن‌های معمولی خیلی آرام هستند، با دقت بیشتری دارد.

بنابراین اگر این میکروفن در سمعک یا گوشی هوشمند به کار گرفته شود، ممکن است صدای بسیار آرامی که از دهان مخاطب می‌آید را با حذف صدای پس زمینه دریافت کند.

مایلز افزود: این در واقع یک روش نسبتا ساده برای ایجاد یک میکروفن بسیار حساس است که دارای قابلیت‌های ویژه هدایتی در گستره وسیعی از فرکانس‌ها است.

separator line

مطالب مرتبط

اطلاعات کامل از عنکبوت قاتل یا بیوه سیاه

۱۰ راهکار خانگی و تاثیر گذار برای درمان نیش عنکبوت


این مطلب چقدر مفید بود ؟
 
  • برچسب ها:
  • تار عنکبوت
  • تار عنکبوت در پزشکی
  • کاربردتار عنکبود
  • ابریشم عنکبوت
  • ابریشم عنکبوت در پزشکی

دیدگاه ها

شما هم می توانید نظرات خود را ثبت کنید



کد امنیتی کد جدید

آخرین مطالب دلگرم

StatCounter