حقائق سريعة

• استخدم باحثون في جامعة ماكغيل خرطوم البعوضة كفوهة طابعة ثلاثية الأبعاد عالية الدقة.
• يبلغ قطر فوهة البعوضة الداخلية 20 ميكرومتر فقط - أصغر من معظم النظائر التي صنعها الإنسان.
• تعتمد هذه الطريقة، التي أطلق عليها اسم "الطباعة النكرونية ثلاثية الأبعاد"، على أجزاء بيولوجية من كائنات ميتة لأغراض هندسية.
• يُستخدم هذا الأسلوب حالياً للطباعة باستخدام الأحبار الحيوية، وليس البلاستيك.
• الطباعة النكرونية لا تزال تجريبية ومن غير المرجح أن تدخل التصنيع السائد قريباً، لكنها تشير إلى اتجاهات جديدة في التكنولوجيا المستوحاة من الأحياء.

من مصدر إزعاج إلى ابتكار

إنه كابوس ليالي الصيف: أزيز البعوضة، اللدغة، الحكة. لكن بالنسبة لفريق من الباحثين الكنديين، أصبحت تلك الإبرة المتعطشة للدماء بطلاً غير متوقع في عالم الطباعة ثلاثية الأبعاد عالية الدقة. في تطور يستحق أفلام الخيال العلمي، حوّل علماء جامعة ماكغيل خرطوم البعوضة - ذلك الجزء الفموي فائق الدقة - إلى أصغر فوهة طابعة ثلاثية الأبعاد في العالم.

الطباعة النكرونية: فن الأداة الميتة

تشير العملية، التي أطلق عليها مازحاً "الطباعة النكرونية"، إلى استخدام هياكل بيولوجية من كائنات ميتة في الهندسة. هنا، يصبح خرطوم البعوضة الأنثى المستخرج - والمختار لرشاقته وقوته الفريدة - النجم الرئيسي. فعرضه لا يتجاوز 20 ميكرومتر (أي حوالي خمس عرض شعرة الإنسان)، ويتفوق هذا الإبرة الطبيعية على معظم الفوهات التي صنعها الإنسان من حيث الدقة والصلابة، إذ تتحمل ضغطاً يصل إلى 60 كيلوباسكال.

لاستخدامها، يستخرج الباحثون الخرطوم بعناية، ويعزّزونه بهيكل داعم مطبوع ثلاثي الأبعاد، ثم يركبونه على طابعة متخصصة. وبدلاً من بثق البلاستيك، يوزع هذا النظام الأحبار الحيوية - سوائل محملة بخلايا حية أو مواد بيولوجية - مما يسمح ببناء هياكل ثلاثية الأبعاد دقيقة وصديقة للخلايا. والنتيجة هي طابعة قادرة على وضع المواد بدقة ونعومة لم تكن ممكنة من قبل.

الإلهام الحيوي وسوابقه

لطالما كان تقليد الطبيعة - أو ما يعرف بالمحاكاة الحيوية - جزءاً من تاريخ التكنولوجيا، من الفيلكرو (المستوحى من بذور الأرقطيون) إلى القطارات السريعة المصممة على شكل منقار طائر الرفراف. تدفع الطباعة النكرونية هذا المفهوم إلى أبعد، باستخدام أجزاء بيولوجية فعلية كأدوات هندسية. ورغم ظهور الفكرة سابقاً (مثل استخدام حرير العنكبوت في النسيج)، إلا أن استخدام أجزاء حشرات ميتة في التصنيع الدقيق يمثل قفزة إلى مجال جديد.

وقد أثارت مقاربات مماثلة في الماضي أسئلة أخلاقية وعملية: إلى أي مدى يمكن توسيع نطاق جمع أجزاء الحشرات؟ هل يمكن للنسخ الاصطناعية أن تتفوق على الأصلية؟ في الوقت الحالي، تعتبر فوهة البعوضة إثباتاً للمفهوم أكثر من كونها خط إنتاج، لكنها تلمح إلى مستقبل قد تصبح فيه أدوات الطبيعة المصغرة قوالب - أو حتى مكونات مباشرة - لتصنيع الجيل القادم.

الحدود المجهرية

قد لا تحل الطباعة النكرونية محل خيوط البلاستيك في طابعتك المنزلية ثلاثية الأبعاد أبداً، لكن وعدها يكمن في المجال الطبي الحيوي. تخيل طباعة أنسجة أو أجهزة ميكروفلويدية أو حتى أوعية دموية صناعية بدقة جراحية. ومع استمرار الباحثين في استكشاف - وربما تصنيع - تصاميم الطبيعة الأكثر كفاءة، تتلاشى الحدود بين الأحياء والتكنولوجيا أكثر فأكثر.

في الوقت الحالي، أُعيد تخيل لدغة البعوضة الشهيرة كأداة للإبداع، لا للهدم. ففي عالم الطباعة ثلاثية الأبعاد، أحياناً تكون أصغر الكائنات وأكثرها إزعاجاً مصدر الإلهام لأكبر القفزات إلى الأمام.

ويكيكروك

• الطباعة ثلاثية الأبعاد: الطباعة ثلاثية الأبعاد هي عملية بناء أجسام مادية طبقة تلو الأخرى انطلاقاً من تصاميم رقمية، باستخدام مواد مثل البلاستيك أو المعدن أو البوليمرات.
• الخرطوم: الخرطوم هو جزء فموي طويل يشبه الإبرة في الحشرات، ويُستخدم مجازياً في الأمن السيبراني لوصف أدوات استخراج أو وصول دقيقة وموجهة للبيانات.
• الحبر الحيوي: الحبر الحيوي هو سائل يحتوي على خلايا حية أو مواد بيولوجية، يُستخدم في الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد لإنشاء أنسجة لأغراض طبية وبحثية.
• المحاكاة الحيوية: المحاكاة الحيوية تعني تصميم تقنيات أو أنظمة مستوحاة من هياكل وعمليات الطبيعة، وغالباً ما تؤدي إلى حلول أكثر كفاءة واستدامة.
• الدعامة: الدعامة هي هيكل دعم مؤقت يُستخدم لتثبيت أو تشكيل مكونات هشة أثناء عمليات مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد أو الهندسة أو تطوير البرمجيات.