ایجاد اندام های آزمایشگاهی در قالبی از ریشه های گیاهی 

به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از نیواطلس، شبکه های میکروسیال سه بعدی کاربرد های 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 مجموعه ای از کانال های ریزمقیاس منشعب است که در سراسر یک قطعه ماده سه بعدی تونل می زند و برای خود راه باز می کند. کانال ها آنقدر باریک هستند که می توانند مایعات مختلف را از طریق عمل مویرگی در سراسر مواد پخش کنند و نیازی به پمپاژ نداشته باشند.

از جمله کاربرد های بالقوه چنین شبکه هایی می توان به استفاده در پوست یا اندام های جایگزین رشد یافته آزمایشگاهی، مواد خود ترمیم شونده و دستگاه های رباتیک نرم اشاره کرد. اما با توجه به این واقعیت که ساخت چنین میکروکانال های 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 ریشه های گیاه. از این گذشته، ریشه ها اساسا ساختار های پیچیده ای هستند که با انشعاب در طور یک ماتریس سه بعدی از خاک، انتقال آب را انجام می دهند.

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، شبکه ی خوبی از ریشه ایجاد کردند، آنها و محیط های 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 شیشه ای پر از کانال های میکروسیال ریشه ای شکل بود. عرض این کانال ها از ۱۵۰ میکرومتر برای ریشه های اصلی، تا حدود ۸ میکرومتر برای تار هایی که از آن ریشه ها منشعب می شوند، متغیر بود.

در مرحله بعدی دانشمندان به جای گیاهان، قارچ را در این محیط کاشتند. مشخص شد که ساختار ریشه ای بسیار ظریف این موجودات، که به عنوان ریسه قارچی شناخته می شود، کانال هایی به باریکی یک میکرومتر در شیشه ایجاد می کند.

در کنار سایر کاربرد های بالقوه این فناوری که در آن ماتریس هایی به غیر از شیشه ممکن است استفاده شود، از این ابزار می توان به عنوان وسیله ای آسان تر برای مطالعه عملکرد ریشه های گیاه بکار برد. این به نوبه خود می تواند منجر به بهبود روش های رشد محصولات شود.

تسوموری می گوید: «آزمایشگاه ما بر روی تقلید زیستی متمرکز است، جایی که سعی می کنیم با نگاه کردن به طبیعت و تکرار مصنوعی چنین ساختارهایی، مسائل مهندسی را حل کنیم و چه نمونه ای بهتر از میکروسیال ها در طبیعت از ریشه های گیاهی و ریسه های قارچی؟»

نتایج این تحقیقات در نشریه Scientific Reports منتشر شده است.