للأعلان 
طوّر فريق من المهندسين في جامعة واشنطن في سانت لويس طريقة تصنيع مبتكرة تعتمد على تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، تجمع بين الكولاجين، البروتين الأكثر وفرة في جسم الإنسان، وبوليمر موصل للكهرباء، لإنتاج أجهزة إلكترونية حيوية تتكامل بشكل طبيعي مع الأنسجة الحية.
يُشكّل الكولاجين نحو 30% من إجمالي البروتين في الجسم، ويمنح الجلد والعظام والأنسجة الرخوة بنيتها وقوّتها ومرونتها. قاد المشروع تيانران ليو، طالبة الدكتوراه في مختبر ألكسندرا روتز، الأستاذة المساعدة في الهندسة الطبية الحيوية بكلية ماكيلفي للهندسة. نُشرت نتائج الدراسة في 19 أغسطس عبر مجلة ACS Applied Materials & Interfaces.
انطلق الفريق من بوليمر PEDOT:PSS الموصل كهربائياً، وأضاف إليه مركب PEGDE الذي يتيح تجلّ البوليمر في درجة حرارة الغرفة، لتكوين حبر قابل للطباعة. ثم استخدمت ليو طابعة ثلاثية الأبعاد لوضع الحبر على ركيزة من الكولاجين بدلاً من الزجاج أو البلاستيك التقليدي. أظهرت الاختبارات أن المادة الناتجة لا تذوب عند تعرضها للماء، بل يتحول الغشاء عند إضافة الماء إلى طبقة مائية ذات صلابة مماثلة للأنسجة الرخوة. كما التصقت الخلايا بالمادة، وظلّت حيّة واستمرت في النمو مع مرور الوقت.
قالت روتز: «يمكن لهذا النوع من المواد أن يلتف بسهولة حول أقطار صغيرة جداً، ويمكن التعامل معه بالملقط، مما يمنحه إمكانات جراحية عالية. الميزة الأساسية للكولاجين هي النشاط الحيوي، إضافة إلى خصائصه الميكانيكية الشبيهة بالأنسجة. ونسعى إلى استثمار ذلك في تطبيقات مثل زرع الخلايا مباشرة على الجهاز، أو السماح لخلايا المضيف بالتفاعل معه عند الزرع».
أضافت روتز أن طريقة التصنيع يمكن توظيفها في تطبيقات داخل المختبر أو داخل الجسم الحي، بما في ذلك حساسات المعاوقة ومحفزات الأعصاب.
في تطور موازٍ، استخدمت ليو زبدة الكاكاو، وهي دهن نباتي يُستخلص من حبوب الكاكاو، بوصفها مادة تضحية يجري تشكيلها وفق تصميم محدد، ثم إذابتها لاحقاً تاركةً طبقة ذات نمط هندسي دقيق. وتتطلب كثير من المواد التضحية المتداولة في الأدبيات العلمية درجات حرارة مرتفعة لإزالتها، وهو ما كان سيتسبب في «طهي» ركيزة الكولاجين الحساسة. وللتغلب على هذه العقبة، لجأ الفريق إلى مكوّن مألوف في صناعة الشوكولاتة.
قالت ليو: «أردنا مادة يمكن إزالتها في درجة حرارة معتدلة مع الحفاظ على شكلها أثناء التبخر، فتوصلنا إلى فكرة استخدام مكوّنات شائعة في الشوكولاتة. شاهدنا مقاطع لأشخاص يطبعون الشوكولاتة ثلاثي الأبعاد للأغذية، وأدركنا أنه يمكننا طباعة زبدة الكاكاو على شكل أعمدة ثلاثية الأبعاد يمكن إزالتها بسهولة بالماء الدافئ مع الحفاظ على شكلها أثناء التجفيف».
وأشارت ليو إلى أن الخطوات التالية ستركّز على تطوير الجزء الخاص بالاستشعار في الجهاز الإلكتروني الحيوي. وقالت: «نتعلم من هذه التقنية كيفية استخدام هذا النوع من المواد الكهربائية الحيوية لدعم نماذج الأنسجة، مع محاولة مراقبتها في حالتها الطبيعية. والفكرة طويلة الأمد هي الجمع بين الجانبين: القدرة على استشعار الجانب الوظيفي لنماذج الأنسجة وهي مغمورة في هذه المادة اللينة الإلكترونية حيوياً».
الاقتباس الكامل للبحث: Liu T, Park J, Okafor SS, Montgomery SK, Goestenkors AP, Semar BA, Alvarez RM, O'Hare CP, Wu Y, Yu JS, Vargas Espinoza CJ, Rutz AL. Additive manufacturing of PEDOT:PSS electrodes on collagen substrates for soft and bioactive electronics. ACS Applied Materials & Interfaces, published online Aug. 19, 2026. DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.6c09421
حظي البحث بتمويل من المؤسسة الوطنية للعلوم (المنحتان CBET #2443128 وCISE #2319060 الممنوحتان لروتز)، ومنحة CMMI #15-48571 لمركز هندسة البيولوجيا الميكانيكية، إضافة إلى دعم من جامعة واشنطن في سانت لويس من خلال منحة Women's Health Technologies Collaboration Initiation Grant، ومنحة Center for Regenerative Medicine Seed Grant، وجائزة Ovarian Cancer Research Innovation Fund Award، ومنحة McDonnell Center for Cellular and Molecular Neurobiology Small Grant. وتُعدّ كل من ت. ليو وأ. روتز مخترعتين على طلب براءة اختراع أمريكية يغطي عملية التصنيع بالإضافة لأقطاب البوليمر الموصل المغلفة بالمصفوفة خارج الخلوية.
المصدر: Mirage News