به نقل از «الف»

پیشتازی دانشمندان ایرانی در توسعه دانش؛ کشف ژن مرتبط با ناشنوایی توسط محقق ایرانی ساکن آمریکا

تاریخ انتشار: ۱۹ مرداد ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۵۷۱۵۶۲۲

 

به گزارش ایرنا، اخیرا مقاله‌ای در نشریه فرهنگستان ملی علوم آمریکا (Proceedings of National Academy of Sciences) به نام Unbalanced Bidirectional Radial Stiffness Gradients within the Organ of Corti Promoted by TRIOBP (سفتی شیب‌دار نامتوازن دوسویه شعاعی روی غشای سطح اندام کورتی ناشی از ژن تریو بی‌پی) منتشر شد که نام یک محقق ایرانی به عنوان نویسنده اول آن به چشم می‌خورد.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

دکتر حسام باباحسینی یکی از پژوهشگران این مطالعه، دانش‌آموخته رشته مهندسی مکانیک مقطع دکتری در دانشگاه ویرجینیا تک آمریکا است که مدرک دکتری خود را در سال ۲۰۱۵ از این دانشگاه دریافت کرده است. وی از سال ۲۰۱۶ تا ۲۰۲۰ پژوهشگر پسادکتری در موسسه ملی سلامت آمریکا (NIH) بوده و تحقیقات خود را در حوزه‌های مختلف زیست‌فناوری ادامه داده است.سازمان سلامت آمریکا واقع در حومه شهر واشنگتن دی‌سی علاوه بر تامین مالی پروژه‌های محققان دانشگاه های سراسر آمریکا، آزمایشگاه‌های ملی در پردیس اصلی این مرکز را نیز از جهت مالی حمایت می‌کند و تحقیقات تخصصی در زمینه سلامت در زیرمجموعه‌های این سازمان انجام می‌شود.باباحسینی پس از سال ۲۰۲۰ فعالیت خود را با همکاری با شرکت‌های دانش‌بنیان ادامه داده و اکنون در واحد تحقیق و توسعه یک شرکت فعال در زمینه زیست‌فناوری در منطقه سیلیکون ولی ایالت کالیفرنیا مشغول پژوهش و توسعه است.حوزه تحقیقاتی وی در دوره دکتری و پسادکتری نانو و میکرو (میکرو یک میلیونم و نانو یک میلیاردم متر است) زیست‌فناوری و استفاده از انواع تجهیزات مهندسی در مقیاس نانو و میکرو در زمینه پزشکی، زیست‌شناسی و شناخت و تشخیص بیماری‌هاست.مطالعه‌ای که در شماره ژوئن ۲۰۲۲ (تیر/ ۱۴۰۱) نشریه فرهنگستان ملی علوم آمریکا چاپ شده با کمک نوعی میکروسکوپ به نام میکروسکوپ نیروی اتمی به عنوان ابزار مهندسی دقیق، ضمن ارائه درک درست‌تر و دقیق‌تری از ساختمان گوش داخلی و علل زیستی این ساختمان، منجر به کشف ژنی به نام «تریو بی‌پی» شد که حذف آن موجب تغییرات در خواص مکانیکی سطح غشای و در نهایت باعث کم‌شنوایی یا ناشنوایی می‌شود. 
ساختار گوشوی در گفت‌وگو با خبرنگار گروه علم و آموزش ایرنا در مورد این مطالعه ابتدا به ساختار گوش انسان اشاره کرد و در توضیح آن گفت: گوش انسان از سه بخش خارجی (لاله گوش)، میانی و داخلی تشکیل شده است. گوش خارجی و میانی با پرده گوش از هم جدا می‌شوند. وظیفه گوش میانی رساندن امواج صوتی از محیط هوا به محیط جامد؛ یعنی استخوان‌های ریز گوش میانی است. سپس امواج به محیط مایع؛ یعنی گوش داخلی منتقل می‌شوند. گوش داخلی شامل یک استخوان به نام حلزونی گوش است که دو و نیم دور به دور محور خود می‌چرخد.باباحسینی ادامه داد: درون بخش حلزونی گوش یک غشای نازک مارپیچ به نام اندام کورتی قرار دارد. روش ادراک امواج صوتی توسط گوش به ساختار سلول‌های این غشای نازک در حلزونی گوش مربوط است. این سلول‌ها که سلول‌های مویی نامیده می‌شوند، گیرنده‌های حسی اند که با تبدیل ارتعاشات فیزیکی حاصل از امواج صوتی به پیام‌های الکتریکی، امکان ارسال امواج به اعصاب شنوایی و مغز را میسر می‌کنند.  در واقع ارتعاشات فیزیکی باعث خم شدن موهای بسیار ظریف روی سطح این سلول‌ها و باز شدن کانال‌های یونی موجود در سطح این سلول‌ها و عبور یون‌های با بار الکتریکی مثبت به داخل این سلول‌ها می‌شوند. این یون‌ها باعث آزاد شدن ترکیبات شیمیایی می‌شود که امکان تولید و ارسال پیام‌های الکتریکی به مغز را می‌دهد. امواج با فرکانس‌های بین ۲۰ تا ۳۰ هزار هرتز برای گوش ما قابل درک است.  امواج با فرکانس‌های بالاتر در پایه حلزونی و با فرکانس کمتر در انتهای دو ونیم دور یا نوک حلزونی، قابل احساس اند.  نمایی شماتیک از غشای درون‌ حلزونی گوش و سلول‌های مویی روی سطح آن تحت واکاوی توسط میکروسکوپ نیروی اتمی
نقش ابزارهای مهندسی در شناخت بیشتر سازوکار سیستم شنوایی و گوشوی خاطرنشان کرد: امروز به کمک ابزارهای دقیق مهندسی مشخص شده، قد سلول‌های مویی در ردیف‌های اول نزدیک به پایه حلزون کوتاه‌ترین و قد ردیف‌های اخر نزدیک به نوک حلزون بلندترین است. همینطور سفتی یا مقاومت مکانیکی سلول‌های مویی در پایه حلزون بیشترین و هر چه به سمت نوک حلزون می‌رویم، سفتی در برابر ارتعاشات مکانیکی کم می‌شود تا در نهایت به کم‌ترین مقدار در نوک حلزون برسد. این تغییرات در خواص فیزیکی و ظاهری سلول‌های روی غشای نازک حلزونی باعث تفاوت در تشخیص امواج با فرکانس‌های مختلف در طول حلزونی می‌شود. در مطالعه یادشده از یک میکروسکوپ نیروی اتمی مدرن در مود غیرتماسی استفاده شد که به صورت غیرمخرب روی سطح غشا واکاوی می‌کند و به کمک آن، نقشه‌های خواص مکانیکی در مقیاس نانومتر از سطح غشا از نمونه‌های موش‌های آزمایشگاهی به دست آمد. باباحسینی گفت: محققان پی بردند علاوه بر شیبی که در سفتی سلول‌های مویی در طول حلزونی وجود دارد در راستای عرضی حلزونی هم شیب در سفتی این سلول‌ها وجود دارد. همچنین سلول‌های حمایتی که در مجاورت سلول‌های مویی روی غشای حلزونی قرار دارند، دارای شیب و خواص مکانیکی در راستای شعاعی هستند؛ اما این شیب در جهت کاملا معکوس شیب سفتی در سلول‌های مویی است. همه شواهد نشان‌دهنده ساختمان مکانیکی بسیار پیچیده و شگفت‌انگیز در حلزونی گوش است که به ما امکان دریافت، تقویت، تبدیل امواج و ارسال آنها به مغز را می دهد. 
 ساختار گوش
ژن موثر و مرتبط به ساختار پیچیده غشای حلزونیاین محقق ایرانی حوزه زیست‌فناوری ادامه داد: در بخش دیگری از این پژوهش، به مطالعه یافتن ژن موثر و مرتبط با این ساختار پیچیده غشای حلزونی پرداختیم. این مطالعه به وسیله حذف یک ژن خاص (Gene knockout) به نام ژن ترایو بی. پی (TRIOBP) در نسل بعدی موش‌های آزمایشگاهی نمونه انجام شد. ابتدا به کمک میکروسکوپ فلورسانس نسخه‌های مختلف پیام‌رسان ام آر. ان. ای (mRNA) این ژن تصویربرداری شد، سپس برای تایید کارایی حذف ژن از روش پی سی آر قطره‌ای دیجیتال (Digital Droplet PCR) استفاده و کمیت ژن در نمونه عادی و پس از حذف ژن مقایسه شد تا کارایی حذف ژن در نسل جدید تایید شود. وی افزود: نتایج نشان داد شیب‌های سطح و خواص مکانیکی روی سطح پس از حذف ژن ترایو بی. پی تغییر می‌کنند. جالب‌تر اینکه؛ حذف این ژن و تغییرات در خواص مکانیکی سطح غشا باعث کم‌شنوایی یا ناشنوایی موش‌ها نیز می‌شود. این ژن خاص باعث تولید پروتئین‌های چسبنده به رشته‌های اکتین می‌شود و در کنترل و نظم این رشته‌ها موثر است. باباحسینی تاکید کرد: رشته‌های اکتین به شکل‌دهی و استحکام سلول‌ها شناخته می‌شود، تصویرهای میکروسکوپ الکترونی عبوری (Transmission Electron Microscope) از سطح غشای نازک حلزونی نشان می‌داد، پس از حذف این ژن، رشته‌های اکتین دچار درهم ریختن، بی‌نظم شدن و کاهش تراکم در سطح غشای حلزونی می‌شوند. 
 حسام باباحسینی
نقش ابزارهای مهندسی در شناسایی و درمان بیماری‌هابه گفته وی این تحقیق علاوه بر اینکه باعث درک درست‌تر و دقیق‌تر از ساختمان گوش داخلی و علل زیستی این ساختمان پیچیده شده؛ می‌تواند در شناسایی و درمان بیماری‌های مرتبط در سیستم شنوایی مفید باشد. این مطالعه نشان داد چگونه خواص مکانیکی سطح غشا با میزان شنوایی مرتبط است و تغییرات در این خواص تغییر باعث تغییر در میزان شنوایی در نمونه آزمایشگاهی شد.وی ادامه داد: بنابراین می‌توان به روش‌های درمانی برای مشکل شنوایی رسید که بتواند برای ترمیم یا احیای خواص مکانیکی غشای حلزونی گوش که به دلیل کهولت سن از دست رفته یا در دوره جنینی ایجاد نشده به کار گرفته شود و به روشی موثر برای درمان ناشنوایی دست یافت. یکی از این روش‌ها، ژن‌درمانی است که این موضوع تحقیقاتی اکنون در حال مطالعه و ارزیابی است.باباحسینی در مورد دستاوردهای دانشمندان ایرانی در زمینه زیست‌فناوری گفت: پیشرفت های قابل توجه ای در ایران در حوزه علوم مهندسی به‌ویژه نانوفناوری و زیست فناوری حاصل شده است؛ اما نیازمند تلاش برای بکارگیری این تحقیقات و دستاورهای علمی در حوزه‌های کاربردی و صنعتی برای توسعه و تولید محصول قابل عرضه در بازار هستیم. امروزه شرکت‌های دانش بنیاد عامل اصلی انتقال این تحقیقات و پیشرفت‌ها از حوزه نظر و محیط آزمایشگاه به حوزه کاربرد و محیط عموم جامعه یا به اصطلاح انگلیسی from benchtop to bedside هستند.

منبع: الف

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.alef.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «الف» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۵۷۱۵۶۲۲ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

عملکرد فیلتر ممبران در دستگاه تصفیه آب

فیلتر ممبران که با نام فیلتر اسمز معکوس RO نیز شناخته می‌شود، یکی از مهم‌ترین اجزای دستگاه تصفیه آب محسوب می‌شود که وظیفه‌ اصلی آن، حذف آلاینده‌ها و ناخالصی‌های موجود در آب با دقت بسیار بالا است. این فیلتر از یک غشای نیمه تراوا تشکیل شده است که با ایجاد سد مکانیکی، اجازه عبور مولکول‌های آب و ذرات بسیار ریز را می‌دهد، اما مانع عبور آلاینده‌هایی مانند نمک‌ها، فلزات سنگین، مواد شیمیایی، ذرات معلق، میکروارگانیسم‌ها و سایر آلاینده‌های موجود در آب خوراک دستگاه تصفیه آب می‌شود.

در ادامه به بررسی کاربرد و اجزای به کار رفته در فیلتر ممبران می‌پردازیم.

کاربرد های فیلتر ممبران در تصفیه آب

استفاده از فناوری فیلتراسیون غشایی در تصفیه آب، باعث بهبود استانداردهای کیفیت آب شرب و کاهش استانداردهای تخلیه فاضلاب صنایع می‌شود. به طور کلی، کاربردهای این فناوری در زمینه‌های تصفیه آب آشامیدنی، تصفیه فاضلاب صنعتی و نمک‌زدایی برجسته است.

1- تصفیه آب آشامیدنی

استفاده از فیلتر ممبران در تصفیه آب آشامیدنی به عنوان یک روش پیشرفته و موثر شناخته می‌شود. این فناوری، با استفاده از غشای نیمه تراوا، ذرات و آلاینده‌های مختلف را از آب حذف کرده و آن را به شیوه‌ای موثر تصفیه می‌کند. غشای نیمه تراوا، با منافذ بسیار ریز به ذرات بزرگتر از اندازه منافذ اجازه عبور نمی‌دهد. بنابراین آلاینده‌ها و باکتری‌های مضر از آب جدا می‌شوند.

این فیلترها همچنین به عنوان مانعی در برابر ورود ترکیبات شیمیایی مضر به آب تصفیه شده یا پرمیت عمل می‌کنند. با توجه به مکانیزم فیزیکی تصفیه غشایی، آب تصفیه شده به این روش برای مصارف آشامیدنی قابل استفاده است. به این ترتیب، استفاده از فیلترهای ممبران در تصفیه آب آشامیدنی بهبود چشمگیری در کیفیت آب ایجاد می‌کند.

2- تصفیه فاضلاب صنعتی

فیلتر ممبران به دلیل توانایی فوق‌العاده در حذف آلاینده‌ها، کاربرد گسترده‌ای در تصفیه پساب صنعتی دارد. این فیلتر با استفاده از غشای نیمه تراوا، طیف وسیعی از آلاینده‌ها را از فاضلاب صنعتی حذف می‌کند. استفاده از فیلتر ممبران در تصفیه فاضلاب صنعتی می‌تواند حجم پساب را تا 90 درصد کاهش داده و از ورود آلاینده‌ها به محیط زیست و منابع آبی جلوگیری کند.

3- نمک‌زدایی

شیرین سازی آب دریا یکی از ابزارهای مهم برای رفع کمبود منابع آب است. روش‌های نمک زدایی آب دریا شامل اسمز معکوس (RO)، تبخیر فلاش چند مرحله ای (MED) و تقطیر با هوای فشرده (VC) می‌شود. در میان این روش‌ها، فناوری فیلتر ممبران اسمز معکوس به مقرون به صرفه ترین ابزار نمک زدایی تبدیل شده است.

معرفی قطعات فیلتر ممبران

در ساختار کلی فیلتر ممبران، چندین اجزای مختلف وجود دارد که عملکرد ممبران در تصفیه آب را بهبود می‌بخشند. از جمله قطعات فیلتر ممبران می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

غشای نیمه تراوا: این غشا دارای صفحاتی با منافذ بسیار ریز است که اجازه عبور ذرات بزرگتر از این منافذ را نمی‌دهند. غشای نیمه تراوا به صورت مارپیچی دور میله‌‌ای پلاستیکی پیچیده شده و داخل محفظه‌ای به نام پرشروسل قرار می‌گیرد. مجرای فاضلاب: پس از ورود آب ناخالص با آلاینده‌های مختلف به دستگاه تصفیه آب، ذرات با اندازه بزرگتر از 0001 میکرون امکان عبور از منافذ غشای نیمه تراوا را ندارند و وارد مجرای پساب می‌شوند تا از دستگاه خارج شوند. مجرای آب تصفیه شده یا لوله پرمیت: ساختار فیلتر ممبران به گونه‌ای طراحی شده است که فقط آب خالص می‌تواند از منافذ آن عبور کند. آب پس از عبور از غشا، بدون آلودگی وارد مجرای آب می‌شود و از دستگاه خارج می‌شود. واشر یا اورینگ: واشرها در دو طرف غشا قرار می‌گیرند و وظیفه‌ آنها، ایجاد آب‌بندی کامل است تا از نشت آب جلوگیری شود. خرید فیلتر ممبران تصفیه آب

برای خرید فیلتر ممبران تصفیه آب باید به نکات زیادی توجه داشته باشید. اولین مورد، نوع و کیفیت آن است. باید از فیلترهای ممبران با کیفیت و مطابق با کاربرد مورد نظرتان استفاده کنید. برای تصفیه آب دریا و آب لب شور ممبران‌های به‌خصوصی مثل ممبران 8 اینچ فیلمتک BW30-400 وجود دارد. همچنین، مهم است که به فروشندگان معتبر و با تجربه در این حوزه مراجعه کنید. وب سایت آبین با سال‌ها تجربه در زمینه عرضه تجهیزات تصفیه آب، به عنوان برترین مرجع برای خرید فیلتر ممبران محسوب می‌شود. علاوه بر این، کارشناسان آبین آماده ارائه خدمات مشاوره در زمینه انتخاب فیلتر ممبران مناسب، بسته به نیازهای عملیاتی کاربران هستند.