الأوعية الدموية هي أنظمة معقدة ذات منحنيات وتفرعات وتضيقات، تشبه شبكة طرق حضرية. ومع ذلك، في نماذج المختبر، تم تمثيلها في الغالب حتى الآن كهياكل بسيطة ومستقيمة. طور باحثون من قسم الهندسة الطبية الحيوية في جامعة تكساس إيه آند إم الآن طريقة مبتكرة لرقاقة الأوعية الدموية تحاكي بشكل واقعي البنية المعقدة للأوعية الدموية البشرية. تتيح هذه التقنية فحصًا أكثر دقة لأمراض الأوعية الدموية و توفر منصة لتطوير الأدوية دون تجارب على الحيوانات. نُشرت النتائج في مجلة Lab on a Chip العلمية وتزين الغلاف الأمامي لعدد مايو 2025.
رقائق الأوعية الدموية هي أجهزة ميكروفلويدية تحاكي نظام الأوعية الدموية البشرية على المستوى المجهري. يمكن تصميمها خصيصًا للمرضى لفحص تدفق الدم وأمراض الأوعية الدموية، وكذلك لاختبار الأدوية. قامت جينيفر لي، طالبة ماجستير في الهندسة الطبية الحيوية، بتطوير رقاقة أوعية دموية متقدمة في مختبر الدكتور أبهيشيك جاين، والتي تحاكي هياكل الأوعية الدموية الحقيقية مثل التفرعات أو تمدد الأوعية الدموية أو التضيقات. تؤثر هذه الهياكل على تدفق الدم وقوة القص التي تؤثر على جدران الأوعية الدموية، وهو أمر حاسم لتطور الأمراض.
أجري البحث في مختبر الأنظمة الميكروية المترجمة المستوحاة من علم الأحياء، والذي يرأسه جاين، وهو أستاذ مساعد. بنت لي على عمل الدكتور تانماي ماثور، الذي طور سابقًا رقاقة أوعية دموية مستقيمة. تتيح الرقاقة الجديدة دمج هياكل الأوعية الدموية المعقدة مع الخلايا والأنسجة الحقيقية لدراسة تطور أمراض الأوعية الدموية بشكل واقعي. حاليًا، يستخدم النموذج خلايا بطانية تشكل البطانة الداخلية للأوعية الدموية. في المستقبل، سيتم دمج أنواع أخرى من الخلايا لتحليل التفاعلات بين الخلايا وتدفق الدم بشكل أكثر دقة.
أظهرت لي، التي انضمت إلى البحث من خلال برنامج المسار السريع بالجامعة، المثابرة والإبداع. يدعم البرنامج الطلاب من خلال تمكينهم من إنجاز المشاريع المبتكرة حتى النشر. بالإضافة إلى النتائج العلمية، اكتسبت لي مهارات عملية مثل العمل الجماعي والتواصل، والتي طورتها من خلال التعاون مع طلاب الدراسات العليا والباحثين ما بعد الدكتوراه في المختبر. تؤكد على أهمية بيئة البحث الملهمة في الكلية.
يهدف التطوير المستمر لرقاقة الأوعية الدموية إلى استكشاف ما يسمى بالبعد الرابع لتكنولوجيا الأعضاء على رقاقة، من خلال دراسة تفاعلات الخلايا وتدفق الدم في هياكل الأوعية الدموية المعقدة. يفتح هذا آفاقًا جديدة للطب، لا سيما في مجال أبحاث أمراض الأوعية الدموية وتطوير علاجات جديدة. تم تمويل البحث من قبل برنامج الأبحاث الطبية بالجيش الأمريكي، ووكالة ناسا، والمعاهد الوطنية للصحة، والمؤسسة الوطنية للعلوم، من بين جهات أخرى.
ثورة في الطب: شريحة الأوعية الدموية تحاكي الأوعية الدموية المعقدة
يمثل هذا التقدم التكنولوجي الرائد نقطة تحول في البحث الطبي الحيوي وقد يشكل مستقبل الطب الشخصي بشكل كبير.
