۲۶ ژوئن ۲۰۲۶ - زخمهای مزمن همچنان یک چالش بزرگ در حوزه سلامت هستند، بهویژه برای افراد مبتلا به دیابت که اغلب با تأخیر در ترمیم زخم، التهاب مداوم و خطر بالاتر عفونت مواجه میشوند. روشهای سنتی بستن زخم مانند بخیه، منگنههای جراحی و چسبها میتوانند به نزدیک کردن لبههای زخم کمک کنند، اما بهطور فعال در روند ترمیم بدن دخالتی ندارند. به همین دلیل، دانشمندان در حال بررسی زیستموادهایی هستند که بتوانند با محیطهای زیستی سازگار شوند و همزمان ترمیم بافت را تقویت کرده و از عفونت جلوگیری کنند.
دکتر هیون-دو جونگ از دانشگاه هانیانگ و تیم او در کره، اکنون یک پچ میکرونیدلی هدایتشده با هوش مصنوعی توسعه دادهاند که در دمای فیزیولوژیک بدن (۳۷درجه سانتیگراد) بهطور فعال تغییر شکل میدهد تا به بسته شدن زخم کمک کند و در عین حال درمان بازساختی و محافظت ضدباکتریایی ارائه دهد. محققان در این مطالعه، هوش مصنوعی، چاپ چهاربعدی، زیستتقلید، نانوفناوریDNA و مهندسی سطح را در یک پلتفرم واحد برای ترمیم زخم ترکیب کردند.
این مقاله در ۳۰مارس ۲۰۲۶بهصورت آنلاین در دسترس قرار گرفت و در مجلهAdvanced Materials منتشر شد.
این پژوهش از گیاه گوشتخوارDrosera capensis الهام گرفته شده است؛ گیاهی که طعمه را از طریق حرکت هماهنگ، چسبندگی و سازوکارهای محافظتی به دام میاندازد. با الهام از این ویژگیها، پژوهشگران یک سیستم میکرونیدلی با حافظه شکلی طراحی کردند که پس از قرار گرفتن در بافت بهطور فعال خم میشود. این میکرونیدلها با استفاده از چاپ چهاربعدی ساخته شدند؛ روشی که به ساختارها اجازه میدهد در پاسخ به محرکهای محیطی تغییر شکل دهند.
تیم پژوهشی از مدلهای یادگیری ماشین برای پیشبینی و بهینهسازی رفتار بازیابی شکل مواد چاپشده استفاده کرد و نیاز به آزمایشهای گسترده آزمون و خطا را کاهش داد. با تحلیل اینکه ترکیب مواد و شرایط ساخت چگونه بر عملکرد تأثیر میگذارند، پژوهشگران یک بازۀ بهینه برای ساخت شناسایی کردند که میان پایداری مکانیکی و بازیابی سریع شکل تعادل برقرار میکند. در میان روشهای یادگیری ماشینی بررسیشده، "رگرسیون فرایند گاوسی" دقیقترین پیشبینیها و قابلاعتمادترین برآوردهای عدم قطعیت را ارائه داد.
دکتر جونگ گفت: این مطالعه از زیستتقلید معمولی فراتر میرود، زیرا از هوش مصنوعی برای تبدیل اصول الهامگرفته از طبیعت به یک ابزار زیستپزشکی کاربردی استفاده میکند. نکته کلیدی این پژوهش فقط الهام گرفتن از طبیعت نیست، بلکه این است که هوش مصنوعی کمک میکند الهام زیستی به یک فناوری ترمیم زخم قابل پیشبینی، قابل برنامهریزی و مرتبط بالینی، تبدیل شود.
آزمایشهای آزمایشگاهی نشان دادند که میکرونیدلها در دمای بدن به سرعت به شکل خمیدۀ برنامهریزیشده خود بازمیگردند و به بسته شدن زخم و حفظ تماس پایدار با بافت کمک میکنند. این پلتفرم همچنین شامل نانوذرات DNAچسبنده بود که برای حمایت از بازسازی بافت طراحی شدهاند، و سطحی تیمار شده با روی(zinc) که محافظت ضدباکتریایی فراهم میکند. آزمایشها آزادسازی پایدارDNA ، پاسخ مطلوب سلولهای اندوتلیال و فیبروبلاستهای درگیر در ترمیم زخم، و فعالیت ضدباکتریایی قوی علیه هر دو باکتری Escherichia coli و Staphylococcus aureus را نشان دادند.
در آزمایشهای پیشبالینی ترمیم زخم، این سیستم یکپارچه در مقایسه با روشهای متداول باعث تسریع بسته شدن زخم و بهبود بازسازی بافت شد.
دکتر جونگ گفت: فراتر از ترمیم زخم، راهبرد چاپ چهاربعدی هدایتشده با هوش مصنوعی میتواند به رباتهای نرم زیستپزشکی یا ابزارهایی که با بافتهای بدن در تماس هستند نیز گسترش یابد؛ ابزارهایی که به حرکت قابل برنامهریزی، تغییر شکل کنترلشده و تماس پایدار با بافتهای زیستی نیاز دارند.
اگرچه پیش از استفاده بالینی به پژوهشهای بیشتری نیاز است، این فناوری میتواند برای تولید پچهای هوشمند زخم، ایمپلنتها، داربستهای بافتی و استنتهایی که به محیط بدن پاسخ میدهند استفاده گردد. در بلندمدت، این فناوری ممکن است به توسعه زیستموادهای هوشمندی کمک کند که ترمیم را بهبود داده و عوارض را کاهش دهند.
منبع:
https://www.news-medical.net/news/20260626/AI-guided-microneedle-patch-changes-shape-to-heal-chronic-wounds.aspx