به نقل از «باشگاه خبرنگاران»

شناسایی راه حلی بالقوه برای بحران جهانی آب از طریق فناوری علمی و تخیلی

تاریخ انتشار: ۱۹ فروردین ۱۴۰۳ | کد خبر: ۴۰۰۷۷۸۸۷

با توجه به عدم دسترسی بیش از دو میلیارد نفر در سراسر جهان به آب آشامیدنی سالم و تمیز، طبق گفته سازمان ملل، نیاز به راه‌حل‌های متحول کننده هرگز به این فوریت نبوده است.

از مناطق بیابانی قاره آفریقا تا مراکز شهری که با لوله‌های آلوده به سرب گرفتار شده‌اند، نیاز به منابع آبی پایدار و قابل دسترس، تحقیقات و توسعه پیشگامی در تولید و تصفیه آب را تحریک کرده است.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

در میان این نوآوری‌ها، دستگاهی متحول کننده وجود دارد که توسط محققان دانشگاه کالیفرنیا ساخته شده است. این دستگاه یک جعبه کوچک است که با انرژی خورشیدی کار می‌کند و از رطوبت هوا با استفاده از چارچوب‌های فلزی-آلی (MOFs) استفاده می‌کند. ساختار‌هایی با مناطق وسیع که قادر به استخراج حتی مولکول‌های آب در شرایط آب و هوایی خشک هستند. تنها با استفاده از ۲۰۰ گرم MOF، این فناوری می‌تواند بیش از یک گالن آب سالم در روز تولید کند و راه نجاتی برای جوامعی که با کمبود شدید آب مواجه هستند، فراهم کند.

در همین حال، دانشمندان دانشگاه نورث وسترن پتانسیل موجودات میکروسکوپی را برای شناسایی سموم موجود در آب که با چشم انسان قابل مشاهده نیستند، باز کرده اند. از طریق دستکاری ژنتیکی، آشکارساز‌های Bio-Brain می‌توانند آلاینده‌هایی مانند آرسنیک و E. coli را شناسایی کنند و ارزیابی سریع و دقیقی از ایمنی آب ارائه دهند. بنابراین، کامپیوتر DNA قابل حمل به دست آمده یک راه حل مقیاس پذیر برای نظارت بر کیفیت آب در محیط‌های محدود به منابع ارائه می‌دهد.

به موازات آن، محققان مؤسسه محیط زیست تافتس یک دستگاه پخش کننده کلر مقاوم در برابر خطا توسعه داده اند تا به طور موثر به چالش تصفیه منابع آب جامعه رسیدگی کند. این دستگاه با بهره گیری از اثر Venturi، پدیده‌ای در هیدرولیک که اجازه می‌دهد تا مایعات از یک مکان به مکان دیگر از طریق تغییر فشار و سرعت در یک لوله باریک مکیده شوند، این دستگاه به طور خودکار کلر مایع را به جریان آب تزریق می‌کند. این امر تصفیه مداوم آب را بدون نیاز به برق تضمین می‌کند. آزمایشات میدانی در جوامع سراسر بنگلادش و کنیا اثربخشی این تلگراف را در افزایش ایمنی و دسترسی به آب نشان داده است.

دانشمندان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) همچنین با الهام از بحران آب سرب در فلینت، میشیگان، فناوری نمک‌زدایی را برای مقابله با آلودگی فلزات سنگین تغییر داده‌اند. روش الکترولیز شوک از مواد متخلخل باردار الکتریکی برای حذف انتخابی یون‌های سرب از آب استفاده می‌کند که راه حلی برای مشکل تصفیه آب ارائه می‌دهد. این فناوری با نرخ حذف تا ۹۵ درصد، نویدبخش کاهش اثرات بهداشت عمومی آلودگی سرب است.

در حالی که جهان با تعامل پیچیده بین تغییرات آب و هوایی، رشد جمعیت و کاهش منابع دست و پنجه نرم می‌کند، فناوری‌های علمی تخیلی الهام گرفته از نور امیدی را در مبارزه با بحران جهانی آب ارائه می‌دهند. با ادامه تحقیقات، سرمایه گذاری و همکاری، این نوآوری‌ها پتانسیل تغییر آینده پایداری آب و تضمین دسترسی به این منبع ضروری برای نسل‌های آینده را دارند.

منبع: ارم نیوز

باشگاه خبرنگاران جوان علمی پزشکی علوم فضایی و نجوم

منبع: باشگاه خبرنگاران

کلیدواژه: کمبود آب تصفیه آب تغییرات آب وهوایی

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.yjc.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «باشگاه خبرنگاران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۴۰۰۷۷۸۸۷ 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:

کشف روش‌های درمانی بالقوه بیماری کلیه پلی‌کیستیک

محققان اعلام کردند از کیست‌های خطرناکی که در طول زمان در بیماری کلیه پلی‌کیستیک ایجاد می‌شوند، می‌توان با یک نسخه طبیعی از یک ژن معیوب پیشگیری کرد.

به گزارش عصرایران، به بیان دیگر، این پتانسیل وجود دارد که روزی دانشمندان بتوانند یک ژن درمانی برای درمان بیماری ایجاد کنند. آنان همچنین کشف کردند که نوعی دارو، به‌نام گلیکوزید، می‌تواند از اثرات ژن معیوب در کلیه پلی‌کیستیک جلوگیری کند. این اکتشافات می‌تواند زمینه را برای رویکرد‌های درمانی جدید در درمان کلیه پلی‌کیستیک فراهم کند که میلیون‌ها نفر را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار می‌دهد.

دانشمندان از ویرایش ژن و مدل‌های سه بعدی سلول‌های انسانی موسوم به ارگانوئید‌ها (شبه‌اندام‌ها) برای بررسی ژنتیک کلیه پلی‌کیستیک استفاده کردند که اختلال ارثی کلیوی تهدیدکننده زندگی است و در آن نقص ژن باعث می‌شود لوله‌های میکروسکوپی در کلیه‌ها مانند بالن‌های آب منبسط شده و کیست‌ها را در طول دهه‌ها تشکیل دهند.

کیست‌ها می‌توانند بافت سالم را از بین ببرند و منجر به مشکلات عملکرد کلیه و نارسایی آن شوند. اکثر افراد مبتلا به کلیه پلی‌کیستیک با یک نسخه ژن سالم و یک نسخه ژن معیوب در سلول‌های خود متولد می‌شوند.

افراد مبتلا به کلیه پلی‌کیستیک اغلب بین ۵۰ تا ۶۰ سالگی به مرحله نهایی بیماری کلیه پیشرفت می‌کنند و گزینه‌های درمانی استاندارد موجود دیالیز یا پیوند کلیه است، با این حال، دیالیز به‌طور قابل توجهی کیفیت زندگی بیمار را به‌خطر می‌اندازد، در حالی که به‌دست آوردن کلیه پیوندی می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. یکی دیگر از گزینه‌ها، داروی تولواپتان مورد تایید سازمان غذا و دارو است که بسیار پرهزینه است و عوارض جانبی شدیدی روی کبد دارد.

دکتر بنجامین فریدمن، محقق ارشد این تحقیق، در دانشگاه واشنگتن، سیاتل آمریکا، گفت: تحقیق روی کلیه پلی‌کیستیک انسان بسیار دشوار است، زیرا سال‌ها و دهه‌ها طول می‌کشد تا کیست‌ها تشکیل شوند. این بستر جدید در نهایت به ما مدلی برای بررسی ژنتیک این بیماری می‌دهد و امیدواریم بتوانیم به میلیون‌ها نفر مبتلا به این بیماری پاسخ دهیم.

برای درک بهتر دلایل ژنتیکی تشکیل کیست در این بیماری، فریدمن و همکارانش به‌دنبال این بودند که مشخص کنند آیا ارگانوئید‌های کوچک کلیه سه بعدی انسان با یک نسخه ژن طبیعی و یک نسخه معیوب می‌توانند کیست را تشکیل دهند یا خیر.

آنان ارگانوئید‌هایی را که می‌توانند ویژگی‌های ساختار و عملکرد یک اندام را تقلید کنند، از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی تولید کردند که قادر به تبدیل به هر نوع سلولی در بدن هستند.

محققان برای تولید ارگانوئید‌های حاوی جهش‌های مرتبط بالینی، از یک روش ویرایش ژن به‌نام ویرایش پایه برای ایجاد جهش در مکان‌های خاصی روی ژن‌های بیماری کلیه پلی‌کیستیک نوع یک و نوع ۲ در سلول‌های بنیادی انسانی استفاده کردند.

کشف روش‌های درمانی بالقوه بیماری کلیه پلی‌کیستیک

آنان روی چهار نوع جهش در این ژن‌ها تمرکز کردند که با اختلال در تولید پروتئین پلی‌سیستین باعث ایجاد بیماری کلیه پلی‌کیستیک می‌شوند. اختلال در ۲ نوع پروتئین پلی‌سیستین یک و ۲ با شدیدترین اشکال بیماری کلیه پلی‌کیستیک همراه است.

محققان سپس سلول‌های دارای دو جهش کپی ژن در ارگانوئید‌ها را با سلول‌هایی با تنها یک جهش نسخه ژن مقایسه کردند.

در برخی موارد، آنان همچنین از ویرایش ژن برای تصحیح جهش در یکی از ۲ نسخه ژنی استفاده کردند تا چگونگی تأثیر این کار را روی تشکیل کیست ببینند. آنان دریافتند که ارگانوئید‌ها با ۲ نسخه ژن معیوب همیشه کیست تولید می‌کنند و آن‌هایی که دارای یک نسخه ژن خوب و یک نسخه بد هستند، کیست تشکیل نمی‌دهند.

فریدمن بیان کرد: ما نمی‌دانستیم که آیا داشتن یک جهش ژنی در تنها یک نسخه ژن برای ایجاد کلیه پلی‌کیستیک کافی است یا عامل دوم مانند جهش دیگر یا آسیب حاد کلیوی ضروری است. مشخص نیست که چنین محرکی چگونه خواهد بود و تاکنون، ما مدل تجربی خوب برای کلیه پلی‌کیستیک انسانی نداشته‌ایم.

به گفته فریدمن، سلول‌های دارای یک نسخه ژن سالم تنها نیمی از مقدار طبیعی پلی‌سیستین-یک یا پلی‌سیستین-۲ را می‌سازند، اما این مقدار برای جلوگیری از ایجاد کیست کافی بود.

وی افزود نتایج نشان می‌دهد که نیاز به محرک دوم وجود دارد و جلوگیری از محرک دوم ممکن است بتواند از بیماری پیشگیری کند.

کشف روش‌های درمانی بالقوه بیماری کلیه پلی‌کیستیک

مدل‌های ارگانوئیدی همچنین اولین فرصت را برای تحقیق اثربخشی دسته‌ای از دارو‌ها به‌نام گلیکوزید انتخابی ریبوزومی یوکاریوتی بر تشکیل کیست کلیه پلی‌کیستیک فراهم کردند.

فریدمن توضیح داد: این ترکیبات فقط روی جهش‌های تک جفت پایه که اغلب در بیماران کلیه پلی‌کیستیک دیده می‌شود، تاثیر دارند. انتظار نمی‌رفت که آن‌ها روی هیچ مدل موشی اثربخش باشند و در مدل‌های ارگانوئید قبلی کلیه پلی‌کیستیک ما تاثیر نداشتند. ما نیازمند ایجاد آن نوع جهش در یک مدل تجربی برای آزمایش دارو‌ها بودیم.

گروه تحقیقاتی فریدمن دریافتند که این دارو‌ها می‌توانند توانایی ژن‌ها را برای ساختن پلی‌سیستین بازیابی کنند، سطح پلی‌سیستین-یک را تا ۵۰ درصد افزایش دهند و از تشکیل کیست‌ها جلوگیری کنند. حتی پس از تشکیل کیست‌ها، افزودن دارو‌ها باعث کاهش رشد آن‌ها می‌شود.

فریدمن پیشنهاد کرد گام بعدی آزمایش دارو‌های گلیکوزید موجود در بیماران خواهد بود. محققان همچنین می‌توانند استفاده از ژن درمانی را به‌عنوان درمانی برای کلیه پلی‌کیستیک بررسی کنند.

یافته‌های این تحقیق در مجله Cell Stem Cell منتشر شده است.

لازم به‌ذکر است که ارگانوئید‌ها سیستم‌های کشت سلولی سه بعدی هستند که می‌توان آن‌ها را «ارگان‌های کوچک» یا شبه‌اندام نامید، زیرا برخی از ویژگی‌های کلیدی، چون تنوع چند سلولی و حتی عملکردی اندام‌های واقعی را تقلید می‌کنند.