מדידת הזרם החשמלי בבע”ח הינה תהליך פשוט למדי – כל מה שאתה צריך זה אלקטרודה. אולם, מדידת זרם הכימיקלים בתאיהם של רקמות חיות מורכבת בהרבה מכיוון שהפרודות מפעפעות, מתערבבות אחת בשנייה ומגיבות עם הסביבה שלהן.
מדידת הזרם החשמלי בבע”ח הינה תהליך פשוט למדי – כל מה שאתה צריך זה אלקטרודה. אולם, מדידת זרם הכימיקלים בתאיהם של רקמות חיות מורכבת בהרבה מכיוון שהפרודות מפעפעות, מתערבבות אחת בשנייה ומגיבות עם הסביבה שלהן.
לשם סיוע בהבנת תהליכים ביולוגיים, חוקרים מהאוניברסיטה המציאו מתקן חדש, המכונה בשם “chemistrode”, המאפשר לעורר, לתעד ולבחון אותות מולקולאריים ברזולוציה גבוהה – במונחים של מתי, היכן ובאיזה רצף בדיוק מתקבלים אותות אלו.
המתקן החדש יוכל לסייע לחוקרים בבחינת כל משטח המגיב לחומרים כימיים, בכללם תאים, רקמות, שכבות ביולוגיות ומשטחים קטליטיים. כן הוא יוכל לסייע לרופאים נוירולוגיים, קרדיולוגיים ואנדוקרינולוגים לחקור ולאבחן מחלות, כל זה בהתאם לדברי המפתחים ממעבדת Ismagilov במחלקה לכימיה באוניברסיטת שיקאגו. החוקרים במעבדה כבר השתמשו במכשיר למדוד כיצד תאים ימיים מגיבים לסוכר.
החוקרים הגישו בקשה לפטנט על המכשיר החדש ומחקרם, המתאר אותו, פורסם בחודש אוקטובר בכתב-העת המדעי Proceedings of the National Academy of Science.
“בדומה לאלקטרודה, המכשיר החדש הינו התקן מיקרו-נוזלי (microfluidic) מבוסס-טיפות שיוכל לספק הזדמנויות מעניינות לבחינת דינאמיקות מגורות-תגובה בכימיה ובביולוגיה,” אמר Rusted Ismagilov, פרופסור לכימיה שהגה את הרעיון למכשיר ולשמו ומשמש כראש הצוות שפיתח אותו.
שיטות קודמות לגירוי ומדידת תגובות כימיות בבע”ח התבססו על זרימה שכבתית (laminar flow) המאפשרת לכימיקלים הנבחנים להתערבב בינם לבין עצמם ולהתפזר – כך שבקרתם ומדידתם מורכבת וקשה. מצד שני, המתקן החדש, דמוי האות V, לוכד את הכימיקלים ברסיסי מים ומפזרם לתוך נוזל-נושא (carrier fluid) פלואורו-פחמני (fluorocarbon). הדבר מאפשר לשמור על הטיפות גדושות-הכימיקלים שלמות, ובכך לקבל זרם מבוקר של כימיקלים מעוררי-תגובות הנכנסים מצידו האחד של המתקן וזרם עמיד של התוצרים הכימיים המובחנים בצידו השני. הרסיסים הטעונים בכימיקלים יכולים להיבחן באופן מיידי ואף להישמר לבחינה עתידית, מאוחר יותר. יתרה מכך, ניתן לפצל את הרסיסים כך שתכולתם תוכל להיבדק בשיטות ומכשירים שונים.
“ההשראה למחקר זה הייתה המיקרו-אלקטרודה, אך המפתח להצלחתו הייתה האפשרות לשמור את הכימיקלים בתוך טיפות מימיות כך שניתן היה להעבירם אל ומתוך האתרים הפעילים בצורה מבוקרת ומדידה,” אמר Delai Chen, אחד מהחוקרים.
לאחר שנה ומחצה של מחקר, המכשיר החדש מותאם לשיטות מסורתיות של תרביות תאים ורקמות מכיוון שבדומה לאלקטרודה ניתן להחדירו לכל סוג של משטח. השימוש במכשיר נעשה ע”י הבאתו במגע עם התא או הרקמה הנבדקים. אז מעבירים לדגימה מערך של טיפות זעירות המכילות את הכימיקלים המעוררים; בשלב הבא מתרחשות תגובות כימיות או שתרכובות הנוצרות משתחררות מהדגימה, בדומה להורמונים; ובשלב האחרון הטיפות הגדושות-בחומר מוזרמות הלאה. במהלך כל ההתרחשויות הללו נוזל-הנושא הפלואורו-פחמני נותר במגע עם הטיפות ומגן עליהן מפני דופנות המתקן.
“המכשיר החדש מספק תיעוד אמין ויעיל של דינאמיקה מולקולארית,” אמר החוקר הראשי. המאמר המדעי של צוות המחקר מתאר את העקרונות הפיסיקליים שבבסיס הפעילות של המתקן החדש.
לעת עתה, המכשיר “מאפשר לך להביט באופן מדויק וחודרני ביותר בתאים חיים המצויים בצלוחית, אולם יש ביכולתו לשמש גם בבע”ח שלם,” אמר Louis Philipson, פרופסור במחלקה לרפואה ואחד מכותבי המאמר.
“המכשיר מאפשר אנליזת מגיבים-תוצרים בזמן-אמת ובכושר-הפרדה מעולה. ככזה, הוא יוכל לקדם את המחקר בתחומים רבים ומגוונים ולהיות בעל פוטנציאל רב ביישומים נרחבים ברפואה. “הפיתוח של מתקן זה הינו דוגמא מופלאה לחוסר הגבולות של אוניברסיטת שיקאגו,” הוסיף החוקר Philipson. “כאן, רופאים מסוגלים לבוא במגע עם מדענים אחרים בדרכים בלתי-שגרתיות ולפתח יחדיו סוגים שונים של טכנולוגיות. התוצאה הינה דרכים חדשות להביט על הדברים ומציאת תשובות חדשות לבעיות נושנות.”
תגובה אחת
זה רעיון טוב מאד כדי ליצר עתה זה