كبسولة تفحص حال أمعائك ثم تُهضم ببساطة كما تُهضم الوجبة، تبدو أقرب إلى الخيال العلمي. ومع ذلك فقد صنع مشروع ELFO، المدعوم من الاتحاد الأوروبي والذي نُفّذ في المعهد الإيطالي للتكنولوجيا بين عامي 2020 و2025، هذا النوع من الإلكترونيات تحديدًا من العسل وصبغة معجون الأسنان والأعشاب البحرية وعصير الملفوف الأحمر. والهدف أجهزة أكثر أمانًا واستدامة قد تحلّ يومًا ما محل بعض الإجراءات التداخلية. وفي النهاية يمكنك أن تختبر مدى ثقتك بكبسولة مزوّدة بمستشعر.
توفّر الأجهزة القابلة للابتلاع طريقة غير تداخلية للنظر داخل الجسم. فهي تُبتلع كأي كبسولة عادية، ويمكنها تتبّع درجة الحموضة ودرجة حرارة الجسم ومؤشرات فسيولوجية أخرى في الوقت الفعلي، مما يقلّل الحاجة إلى الإجراءات التداخلية.
هذا هو الوعد. أما الواقع، بحسب فريق مشروع ELFO المدعوم من الاتحاد الأوروبي، فهو أكثر تعقيدًا بعض الشيء.
تحتوي الأجهزة القابلة للابتلاع اليوم على مواد تشكّل خطرًا على المرضى وتضرّ بالبيئة بعد التخلص منها. ولهذا عواقب عملية على الطب أيضًا. وكما يقول منسّق المشروع ماريو كايروني (Mario Caironi) من مختبر الإلكترونيات المطبوعة والجزيئية في المعهد الإيطالي للتكنولوجيا: «يجب أن يتم إعطاء معظم الأجهزة القابلة للابتلاع حاليًا تحت الإشراف لأسباب تتعلق بالسلامة، مما يؤدي إلى فرص ضائعة لبرامج الفحص الصحي الجماعي».
بعبارة أخرى، إذا كان كل مستشعر مبتلَع يحتاج إلى مختص يراقبه، فمن الصعب استخدام هذه التقنية على نطاق واسع.
سعى مشروع ELFO، وهو اختصار «الغذاء الإلكتروني: تمكين أنظمة إلكترونية صالحة للأكل لتطبيقات الطب الحيوي ومراقبة الأغذية»، إلى حلّ هذه المشكلة بصنع إلكترونيات صالحة للأكل من مواد غذائية. موّل المجلس الأوروبي للبحوث المشروع ضمن برنامج «أفق 2020»، واستمر من 1 سبتمبر 2020 إلى 31 أغسطس 2025 بمساهمة من الاتحاد الأوروبي قدرها 1 980 000 يورو.
الفكرة سهلة الصياغة وصعبة التنفيذ: أجهزة تؤدي مهمتها ثم تختفي دون أثر. ويوضح كايروني: «بعد أداء وظيفتها، يمكن لهذه الإلكترونيات أن تُهضم طبيعيًا أو حتى أن تُستقلب، دون نفايات إلكترونية».
بدأ الباحثون ببناء مكتبة من المواد المرشحة التي تتمتع بخصائص إلكترونية مفيدة ويعالجها الجسم بسهولة. ولتحديد ما يستحق النظر، استرشدوا بجهات تنظيمية مثل الهيئة الأوروبية لسلامة الأغذية وإدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA).
ثم حسّن الفريق المواد لتعمل موصلات أو عوازل أو أشباه موصلات، وهي اللبنات الأساسية لأي دارة إلكترونية. وبعد ذلك جاءت الخطوة الحاسمة: اختبارها في سوائل معدية ومعوية محاكاة، للتأكد من أن خصائصها تبقى داخل الجسم وليس فقط على طاولة المختبر.
فاجأت بعض النتائج العلماء أنفسهم. يقول كايروني: «كان من المثير جدًا أن نرى كيف عملت بعض المواد الغريبة بشكل جيد على نحو غير متوقع. اتضح أن العسل ممتاز للتحكم ببوابات الترانزستورات، وأن صبغة معجون الأسنان توفر شبه موصل مستقرًا ممتازًا».
وباستخدام تقنيات منخفضة الحرارة قائمة على السوائل مثل الطباعة النافثة للحبر، أنتج الفريق مجموعة كاملة من المكونات الصالحة للأكل:
ومن هذه المكونات بنى المشروع نموذجين توضيحيين. الأول كبسولة ذكية مصممة لمراقبة صحة الجهاز الهضمي. والثاني مستشعر غذائي يتتبع سلامة الطعام وجودته بدلًا من حالة المريض.
يحتاج كل جهاز إلكتروني إلى طاقة، وكان هذا تحديًا آخر تصدى له ELFO. فقد طوّر الفريق ما يصفه بأنه أول بطارية قابلة لإعادة الشحن صالحة للأكل في العالم. ومكوناتها أشبه بوصفة طعام منها بقائمة قطع: الريبوفلافين والكيرسيتين (صبغة صفراء توجد في البصل) وأعشاب النوري البحرية والكربون المنشّط والذهب الصالح للأكل والماء المالح.
وقد لفت الاختراع الانتباه إلى ما هو أبعد من المختبر بكثير: فقد صنّفته مجلة TIME ضمن أفضل اختراعات عام 2023. ويلخّص كايروني التقدم المحرز: «طورنا البطارية الصالحة للأكل إلى مستوى يمكنها معه تشغيل معظم الأجهزة القابلة للابتلاع، بينما يستطيع المستشعر الغذائي تسجيل وقت إذابة الطعام ثم إعادة تجميده، مما يشير إلى أنه أصبح غير آمن للاستهلاك».
هذا الجزء الثاني مهم لكل من تساءل يومًا إن كان كيس خضروات مجمدة قد نجا من رحلة العودة من السوبرماركت إلى البيت.
لا ينتهي العمل عند ELFO. فمشروع متابعة يسمى EAT، يدعمه أيضًا المجلس الأوروبي للبحوث، يمضي بالبحث إلى أبعد. يقول كايروني: «يهدف EAT إلى تحقيق أول كبسولة صالحة للأكل بالكامل لقياس زمن تفريغ المعدة، وهو أمر مهم لاختصاصيي التغذية الذين يدرسون الشعور بالشبع. ونسعى إلى جعل هذه الكبسولة الصالحة للأكل منصة لدمج مزيد من المستشعرات لاستخدامات أخرى في المستقبل».
وإن نجح الأمر، فقد تخبر كبسولة واحدة مبتلعة الباحثين بمدى سرعة مغادرة الطعام للمعدة، وتحمل لاحقًا مستشعرات أخرى أيضًا.
أظهر مشروع ELFO، الذي نسّقه المعهد الإيطالي للتكنولوجيا بين عامي 2020 و2025، أن الإلكترونيات يمكن صنعها من الطعام: العسل وصبغة معجون الأسنان والبيتا كاروتين والكيتوزان وورق الذهب وعصير الملفوف الأحمر. واختبر الفريق موادّه في سوائل هضمية محاكاة، وبنى كبسولة ذكية لصحة الأمعاء ومستشعرًا غذائيًا يكشف الطعام الذي أُذيب وأُعيد تجميده، وابتكر بطارية صالحة للأكل قابلة لإعادة الشحن صُنّفت ضمن أفضل اختراعات عام 2023 بحسب مجلة TIME. ويعمل مشروع المتابعة EAT على كبسولة صالحة للأكل بالكامل تقيس زمن تفريغ المعدة.
5 أسئلة · دقيقة واحدة
English
Čeština
Deutsch
Español
Français
Magyar
Italiano
Polski
Português
Русский
Slovenčina
Türkçe
Українська
العربية
中文