في خطوة رائدة تهدف إلى تعزيز العلاجات الطبية لفقدان السمع والاضطرابات الأخرى في الأذن الداخلية، تعاون فريق مكون من أطباء ومهندسين لأكثر من عشر سنوات لتطوير إبرة ميكرونيدل مبتكرة.

يعد هذا الجهاز الفائق النعومة والدقة بمثابة طفرة من شأنها تغيير مشهد الطب الدقيق للأذن الداخلية. وقد تم ابتكار هذه الإبرة على يد الجراح المتخصص في الأذن والأنف والحنجرة أنيل لالواني والمهندس الميكانيكي جيفري كيسار من جامعة كولومبيا، اللذان يؤمنان أن اختراعهما سيكون محوريا في توصيل العلاجات إلى مناطق كانت غير قابلة للوصول داخل قوقعة الأذن، وهي التركيبة الحلزونية المملوءة بالسوائل في الأذن الداخلية والمسؤولة عن السمع.

أهمية إبرة الميكرونيدل

يأتي تطوير هذه الإبرة في وقت حرج، حيث يمكن للعلاج الجيني أن يعيد السمع من خلال تجديد الخلايا التالفة بسبب الأصوات العالية. ومع ذلك، كان توصيل هذه العلاجات بدقة وأمان يمثل تحديًا كبيرًا بسبب التعقيد التشريحي للقوقعة.

يتطلب الوصول إلى الخلايا اللازمة التنقل عبر غشاء دقيق بعرض حوالي 2 ملم، والذي غالبا ما يتمزق عند استخدام الأدوات الجراحية التقليدية. قد يؤدي هذا التمزق إلى فقدان السمع الدائم ومشاكل في التوازن.

أحد الأهداف الرئيسية لهذه الإبرة هو إدخال العلاجات إلى القوقعة دون إلحاق الضرر بهذا الغشاء الرقيق. بالإضافة إلى ذلك، ستمكن الإبرة من استخراج السوائل من القوقعة، مما يساعد في تشخيص الاضطرابات في الأذن الداخلية مثل مرض منيير، الذي يتسبب في الدوار والغثيان وفقدان السمع.

يمكن أن يسهم تحليل هذه السوائل في تعزيز فهم هذه الحالات وتسهيل تطوير علاجات أكثر فعالية.

تعاون فريد من نوعه

بدأ التعاون بين لالواني وكيسار بشكل غير متوقع منذ حوالي اثني عشر عامًا عندما اكتشف باحثان ما بعد الدكتوراه يملكان نفس الاهتمام الإمكانيات المتاحة للتعاون. في البداية، فوجئ كيسار عندما اكتشف التحديات المرتبطة بالوصول إلى الأذن الداخلية. وقال: "كنت أظن أن الأطباء يستطيعون الوصول إلى أي مكان في الجسم البشري." ولكن الأذن الداخلية ظلت غير مستكشفة إلى حد كبير، مما قدم فرصة فريدة للابتكار الهندسي.

من خلال بحثه العميق، اكتشف كيسار قلة الأدبيات التي تناولت تعقيدات غشاء القوقعة، مما زاد من اهتمامه بتطوير حل مبتكر.

التحديات والحلول في تطوير إبرة الميكرونيدل

أوضح كيسار أن أحد التحديات الرئيسية في صناعة الإبرة كان فهم العوامل التي تتسبب في تمزق المواد. صوَّر الفريق غشاء القوقعة كخيمة مشدودة بإحكام؛ إذا كان الفتحة كبيرة جدًا، ستتمزق، ولكن إذا كانت صغيرة بما يكفي، يمكن أن تظل ثابتة.

كان الهدف هو إنشاء إبرة ميكرونيدل أرق من الحجم الحرج للغشاء، بحيث تكون مشابهة في عرضها لشعرة الإنسان.

لتحقيق ذلك، استخدم كيسار ولالواني تقنيات تصنيع متقدمة مثل الفوتو ليثوغرافي باستخدام شعاعين ضوئيين، وهي طريقة للطباعة ثلاثية الأبعاد قادرة على إنتاج هياكل فائقة الدقة.

تتيح هذه التكنولوجيا لهم تصنيع إبر حادة أكثر من الإبر الطبية الحالية وقوية بما يكفي لتحمل الاستخدام العملي. من خلال الاختبارات الدقيقة، تأكد الفريق من أن إبرهم الميكرونيدل يمكن أن تؤدي بشكل مثالي.

أجروا العديد من العمليات الجراحية على الحيوانات دون ملاحظة أي آثار سلبية أو فقدان للسمع.