علماء الجامعة الأمريكية: تقنية جديدة لتحلية المياه.. تطوير جهاز آلى «مجمع» لتشخيص التهاب الكبد الوبائى.. و«الرقاقات البيولوجية» ثورة قادمة

07:36 م | الخميس 19 يوليو 2018

«لا يزال الأمل موجوداً» شعار رفعه أساتذة وباحثو الجامعة الأمريكية المهتمون بأبحاث علوم المواد النانومترية بمعامل النانو تكنولوجى، التابعة لمركز يوسف جميل بالجامعة، وضعوا على عاتقهم منذ بداية عملهم بالمجال البحثى، خدمة مجتمعهم والعمل على حل عدد من المشاكل التى يواجهها، سواء كانت فى الطاقة أو المياه أو الأمراض المزمنة التى باتت تهدد حياة آلاف من المواطنين، وذلك من خلال التطوير والابتكار لمشروعات واكتشافات بحثية متميزة، تمثلت فى تطوير جهاز آلى لتشخيص التهاب الكبد الوبائى، وكذلك يطور تقنية جديدة لتحلية المياه فى مصر، مؤكدين أن البحث العلمى فى مصر يحتاج إلى تضافر وتكاتف جميع القائمين على المؤسسات التعليمية معاً، وأن مصر تمتلك أكبر قدر من القوى البشرية الفعالة والمنتجة لأبحاث وابتكارات ستساهم فى رفع مكانة الدولة اجتماعياً وعلمياً وصناعياً بين الأمم إذا تم استغلالها جيداً وتوظيفها لما هو مناسب وصالح للمجتمع.

هذا ما أعلنه الدكتور حسن عزازى، أستاذ الكيمياء بالجامعة، عن تطوير أول جهاز آلى لتشخيص التهاب الكبد الوبائى لفيروس «سى»، الذى حصل عنه على المركز الأول فى مسابقة قسم الصناعة بمسابقة الجائزة العربية للابتكار وريادة الأعمال، التى نظمتها المؤسسة العربية للعلوم والتكنولوجيا، مشيراً إلى أنه قام من خلال شركة «كيميا»، وهى أول شركة صناعية تكنولوجية من الجامعة تأسست فى عام 2013، بتطوير أول جهاز آلى لتشخيص التهاب الكبد الوبائى سى، مشيراً إلى أنه تم تمويل هذا الجهاز من خلال منحة من أكاديمية أبحاث العلوم والتكنولوجيا من خلال عرض مشترك من الجامعة الأمريكية بالقاهرة وشركة كيميا.

{long_qoute_1}

وأضاف عزازى أن ابتكار الجهاز جاء بعد أن أظهرت الدراسات أن الإصابة بمرض التهاب الكبد الوبائى الأعلى فى مصر على مستوى العالم، الذى قدر بنحو 15 إلى 20 بالمائة، وتابع عزازى أن هذا الجهاز يقوم بجميع الوظائف التى قد يحتاجها أى مختبر لتحليل دم المريض، حيث يتم التحكم فى الجهاز عن طريق الكمبيوتر، وأنه ليس هناك حاجة لتعامل العنصر البشرى مع المواد شديدة العدوى، خاصة أنه فى نهاية هذه العملية يمكن للآلة أن تقوم بالتعقيم الذاتى، مشيراً إلى أننا نقوم باستخدام التكنولوجيا الحيوية وتكنولوجيا النانو لمعالجة مشكلة طبية باستخدام جهاز آلى، بالإضافة إلى أن المركز تميز فى الجانب الابتكارى من خلال استخدام جزيئات الذهب للكشف عن الفيروس.

أما الدكتور يحيى إسماعيل، أستاذ قسم هندسة الإلكترونيات وهندسة الاتصالات ومدير مركز إلكترونيات وأجهزة النانو بالجامعة الأمريكية بالقاهرة ومدينة زويل للعلوم والتكنولوجيا، فأوضح دور الرقاقات البيولوجية المستقبلى فى استبدال طرق فحص الأمراض التقليدية مثل السرطان والأمراض الفيروسية مثل تحليل الكبد الوبائى بى وسى، وأضاف إسماعيل: «من المتوقع أن يتم استبدال وسائل التشخيص الطبى التقليدية بالرقاقات البيولوجية على سبيل المثال، فى الكشف عن مرض السرطان، فهى أسرع، وأكثر توافراً وانخفاضاً فى التكلفة، وبالتالى ستمكننا من الكشف عن مرض السرطان فى المراحل المبكرة، وهو الأمر الذى لم يكن ممكناً فى الماضى، كما ستتيح أيضاً الرقاقات البيولوجية استخدام وسيلة الطب عن بعد telemedicine وهى تشخيص أو علاج المرضى عن بعد باستخدام هذه التكنولوجيا، وستقوم الرقاقات البيولوجية بإحداث ثورة فى طرق تشخيص مرض السرطان أو أمراض أخرى من خلال تقديم علاج أسرع وأكثر فاعلية نتيجة للتشخيص المبكر والدقيق للمرض»، وأوضح أن هناك العديد من الجهود البحثية التى يقوم بها مركز الإلكترونيات وأجهزة النانو بالجامعة الأمريكية بالقاهرة بالتعاون مع جامعة زويل، فى تصميم واختبار الرقاقات البيولوجية فى تشخيص الأمراض والإمكانيات المستقبلية لتطوير استخدامها، وكذلك التطور التكنولوجى المستمر فى عالم الرقاقات البيولوجية والعائد المباشر على صحة الإنسان، موضحاً أن الرقاقات البيولوجية هى رقاقات إلكترونية متطورة مزودة بوظائف خاصة للاستشعار والتأثير على الخلايا البيولوجية، مشيراً إلى أن هناك العديد من أنواع الرقاقات البيولوجية التى ما زالت فى مرحلة التصنيع والتى تتضمن أنواعاً كثيرة من المجسات والمحركات، وعادة ما تكون هذه المجسات كيميائية، ويمكن أن تكون المحركات معقدة مثل مضخات وقنوات ميكانيكية بالغة الصغر MEMs (نظم كهروميكانيكية صغرى Microelectromechanical systems)، وذلك لنقل السوائل والخلايا، منوهاً بأنه بالرغم من الدقة البالغة لهذه النظم، فإنه يصعب تصنيعها بأعداد كبيرة، فضلاً عن كونها باهظة التكلفة، مؤكداً أن البحث يركز على فئة فرعية من الرقاقات البيولوجية التى تعتمد على تكنولوجيا الإلكترونيات القياسية والعامة، وهى شبه موصل أكسيد الفلز المكمل CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductors)». وأضاف أن ميزة استخدام تكنولوجيا CMOS، تعمل على توفير الكثير من الأماكن المعتمدة حول العالم التى تقوم بتصنيع أى رقاقات بصورة سريعة ومضمونة ومنخفضة التكلفة وبأعداد هائلة، وأننا نعمل على تصنيع رقاقات CMOS البيولوجية، عبر إضافة الإشارات الكهربائية إلى الأقطاب الكهربائية الموجودة على الرقاقات لنقل عينة الخلايا، من خلال استشعار حركة الخلايا، يمكننا الاستدلال على بعض الخصائص الفيزيائية لها التى تختلف فى حالة الخلايا الطبيعية والخلايا السرطانية، ما يتيح لنا الفرصة لاكتشاف وجود مرض السرطان. كما ابتكر مجموعة علماء بالجامعة الأمريكية بالقاهرة، نموذجاً أولياً لغشاء مهجن من مركبات النانو لتحلية المياه للمساعدة فى زيادة مخزون مصر من المياه العذبة، حيث قدم الدكتور أدهم رمضان، الأستاذ المساعد ورئيس قسم الكيمياء بالجامعة الأمريكية بالقاهرة، بالاشتراك مع الدكتورة آمال عيسوى، أستاذ الهندسة الميكانيكية، ونوران البدوى، الطالبة فى قسم الكيمياء بالجامعة، نموذجاً مبدئياً لهذا الاختراع الفريد من نوعه، الذى حصل على براءة اختراع من الولايات المتحدة الأمريكية فى يناير 2013، مشيراً إلى أن البحث المشترك بمنحة من رابطة آباء الجامعة الأمريكية بالقاهرة وامتد بعد ذلك ليشمل تطوير أغشية جديدة أخرى لتحلية المياه وغيرها من التطبيقات بمشاركة عدد من طلاب الدراسات العليا الجامعة، وأضاف أن مصر تعانى من نقص الخبرة فى مجال تكنولوجيا الأغشية، مضيفاً أننا نستورد معظم الأغشية المستخدمة فى محطات التحلية المحلية من الولايات المتحدة الأمريكية أو اليابان، ويعتبر ذلك مكلفاً للغاية، إذا وضعنا فى الاعتبار أن تكلفة الأغشية توازى 15% - 20% من التكلفة الإجمالية لمحطة تحلية المياه، أما إذا تمت زيادة نسبة التصنيع المحلى للأغشية والمكونات الأخرى ستنخفض تكلفة تحلية المتر المكعب من المياه».

وقالت الدكتورة آمال كمال عيسوى، مديرة المركز، مدير برنامج الدكتوراه وأستاذ الهندسة الميكانيكية، إن الجامعة الأمريكية أول جامعة فى مصر قامت بإنشاء معمل للنانو تكنولوجى عام 2003، بمنحة مقدمة من أحد خريجى الجامعة، مؤكدة أن فكرة إنشاء المركز جاءت بهدف خدمة جميع التخصصات العلمية وليس بفئة معينة، مشيرة إلى أن المركز يحتوى على أكبر عدد من الأجهزة الغالية الثمن التى تساعد جميع الباحثين فى إنجاز أعمالهم، مؤكدة أن هدف المركز هو خدمة المجتمع ككل فى شتى المجالات من مياه وطاقة وصناعات، وأن كل قسم له عدد من الأولويات التى يحتاجها المجتمع، وأضافت «عيسوى» أن الجامعة قامت منذ سنوات بتخصيص مكتب تحت مسمى «براءة الاختراع»، تكون مهمته متابعة الأفكار والرؤى، وبراءة الاختراع لدى أعضاء هيئة التدريس ويبدأ على تسويقها وتصنيعها بالتعاون مع جهات أخرى، بالإضافة إلى إنشاء أول مكتب لتسويق الأبحاث العلمية والابتكارات بالجامعة تحت مسمى «دى كيمياء». وأكدت أن المركز حصل حتى الآن على أكثر من 20 براءة اختراع فى مجالات عديدة تهتم بعلوم النانو، بالإضافة إلى نشر العشرات من الأوراق البحثية فى المجالات العلمية العالمية، مؤكدة أن الجامعة الأمريكية لا تمنح الترقية إلا بعد نشر أكثر من بحث علمى فى المجلات العالمية المرموقة.

{long_qoute_2}

وأوضحت مديرة مركز يوسف جميل، أن جميع المعامل الخاصة بالنانو تكنولوجى، تعانى من الروتين والبيروقراطية الصعبة فى استيراد وجلب المواد والأجهزة المخصصة للتجارب العلمية بالمعامل، خاصة وقت وصولها للجمارك ومكوثها فيها لأكثر من شهر، موضحة أن هذا التأخير يؤدى أحياناً لتلف المواد، مطالبة بسرعة إنهاء الإجراءات التنفيذية للقانون الذى أصدره مجلس النواب بشأن استيراد المواد الكيميائية الخاصة بالباحثين، وأكدت عيسوى أنه يجب على الجامعات الحكومية الاهتمام بالمعامل ومنظومة البحث العلمى أكثر مما هو متاح الآن، مشيرة إلى أن أبرز ما تواجهه معامل الجامعات الحكومية هو نقص العنصر البشرى المؤهل لإدارتها وتشغيلها، بخلاف بعض الجامعات التى تكلف من له خبرة وكفاءة بتشغيل المعامل، مؤكدة أن البحث العلمى فى مصر بدأ يتحسن عما كان عليه قديماً، فى ظل القيادة السياسية التى أعطت اهتماماً للعلم والعلماء. ومن جانبه قال الدكتور أحمد عادل نور، مهندس تنفيذى أبحاث وتطوير بالمركز، إن مركز النانو بالجامعة الأمريكية يتميز دون باقى الجامعات الأخرى المصرية بتنوع أعماله ومنتجاته وتخصصاته وليس فئة معينة، مشيراً إلى أن خدمات المعمل متاحة لجميع الباحثين وليس لدارسى النانو تكنولوجى فقط، وأضاف نور أن الجامعة تعطى اهتماماً كبيراً لمسيرة البحث العلمى بخلاف أى مكان آخر، وذلك من خلال تكليفها لكل من لديه تخصص بمسئولية الجهاز أو المكان، موضحاً أن العنصر البشرى هو أهم شىء يجب أن نهتم به إذا أردنا أن نطور منظومة البحث العلمى، وهو ما وضعته الجامعة الأمريكية منذ بداية إنشائها للمعامل العلمية المتخصصة، مؤكداً أن هناك أكثر من 50 باحثاً ودارساً يقومون باستخدام معامل النانو بالجامعة. ومن ناحية أخرى، قالت سارة مجدى، الباحثة بالماجستير بكلية الهندسة والعلوم، إنها تعمل حالياً على تطوير طرق تصنيع الخلايا الشمسية المستخدمة فى العديد من المجالات، من حيث قلة التكلفة المستخدمة فى تصنيعها، بالإضافة إلى تحسين الكفاءة للألواح الشمسية، وذلك عن طريق استخدام تكنولوجيا النانو عن طريق مادة «السيلكن» المحول لـ«NANO SIZE».