عندما تغرس "إبرة" في جلدك، فإنك لا تشعر بأي شيء وقد تشعر ببعض الحكة. نعم، لقد فعلت ذلك البعوضة التي تكرهها أكثر من غيرها. سأتحدث معك اليوم عن كيفية استخدام البعوض الذي تكرهه بشدة لطريقة ماكرة لمص الدماء ليجعلك تنزف دون ألم.

سؤال، في أي مكان في العالم يبكي الأطفال أكثر من غيرهم؟ هناك إجابة واحدة فقط، وهي غرفة الحقن في قسم الأطفال بالمستشفى.

سواء كانت إبرة ضخ أو حقنة، طالما تم عرض هذا الشيء المشرق، فإنه بالتأكيد سيجعل كل طفل يبكي. بعد كل شيء، خلال ملايين السنين من التطور البشري، يمكننا أن نشعر بالخطر على الفور عندما نرى الإبر والأشياء الحادة، لذلك يمكن القول إن الخوف من الإبر محفور في الجينات البشرية. ولكن هناك استثناء واحد.

عندما تغرس "إبرة" في جلدك، فإنك لا تشعر بأي شيء، بل وتشعر ببعض الحكة. نعم، إنها البعوضة التي تكرهها أكثر.

بعد أن تمتص البعوضة الدم، لن تشعر بأي ألم تقريبًا باستثناء ترك كيس يسبب حكة شديدة. نفس "الإبرة" تستخدم لثقب الجلد، فكيف يمتص البعوض الدم دون ألم؟ وللإجابة على هذا السؤال، يقوم العديد من العلماء بدراسة البعوض، ويحاولون تطوير إبر تشبه أفواه البعوض. مرحباً بالجميع، أنا مراجع سيء. سأتحدث معك اليوم عن كيفية استخدام البعوض الذي تكرهه بشدة لأساليب رائعة لمص الدماء ليجعلك تنزف دون ألم.

# كيف يمتص البعوض الدم دون ألم؟ إذا قبضت على بعوضة حية، فستجد أن إبرتها ناعمة جدًا لدرجة أنه من المستحيل ثقبها في الجلد بغض النظر عن مدى صعوبة محاولتك. نظرًا لأن البعوض لا يخترق الجلد مباشرة بإبر فمه، فإن لديه تقنية خاصة لامتصاص الدم. هيكل جزء الفم للبعوضة: هذه بعوضة الكيولكس، وهي البعوضة التي تلدغك في أغلب الأحيان.

من الخارج، يبدو جزء فم البعوضة مثل الإبرة، لكن بنيته الفعلية معقدة للغاية، ويبدو أشبه بآلة درع. وما يمكننا رؤيته هو الشفة السفلى للبعوضة، والتي تشبه الغمد وتحتوي على ستة إبر.

زوج من الفكين العلويين، وزوج من الفكين السفليين، وشفة علوية، ولسان. الجزء الأمامي من الفك السفلي للبعوضة مسنن، وهو ناعم من الداخل وصلب من الخارج. كلما اقتربنا من الحافة، زادت صلابة السطح. وهو المسؤول عن طعن الجلد ونشره، أما الفك العلوي فهو حاد جداً وهو المسؤول عن قطع الجلد. واللسان هو المسؤول عن حقن اللعاب، والشفة العليا هي المسؤولة عن مص الدم، و"الغمد" أي الشفة السفلية هي المسؤولة عن توجيه الوضعية وفتح الجرح.

لذا فإن البعوض لا يعضك بإبرة، بل يستخدم تكوين "6+1" لامتصاص دمك. كيف يمتص البعوض الدم؟ اليوم، توقفت بعوضة الكيولكس هذه عن جسدك مرة أخرى وقررت أن تمتص بعض الدم، لكن هذه العملية ليست سهلة.

أولاً، ستقوم البعوضة بتضييق أجزاء فمها وإحداث تأثير ديناميكي على بشرتك. في هذا الوقت، سيتم فك "سيف خطوط الطول الستة الإلهي" الملتف تحت شفته السفلية بشكل جماعي، وسيتم مهاجمة الفك العلوي أولاً. تحتوي هذه الإبرة على طرف حاد، مثل سيف معدني يخترق جلدك، ثم الفك السفلي ذو طرف مسنن، وهو المسؤول عن النشر عبر الجلد، مما يسمح لأجزاء الفم بالاستمرار في الاختراق بشكل أعمق.

في هذا الوقت، عند النظر من الخارج إلى الجلد، تكون الشفة السفلية للبعوضة منحنية على شكل قوس، والجزء السفلي قريب من جلدك. وبينما يفتح الجرح، فإنه يوجه أجزاء الفم الأخرى للعثور على الأوعية الدموية، تمامًا مثل اليد اليسرى التي تمسك المسمار، مما يوفر التوجيه لليد اليمنى حيث يجب أن تسقط المطرقة.

لكن البعوضة لا تستطيع العثور على أوعية دموية بنسبة 100% من الوقت، لذا فإن فكيها العلوي والسفلي يشبهان سكين الجيش السويسري، باستخدام تردد 10-15 هرتز للثقب والقطع بشكل متكرر، والتجول بين جلدك ولحمك، بحثًا عن الشعيرات الدموية المناسبة. قد تستمر عملية العض هذه عدة دقائق. أخيرًا، عثرت البعوضة على الوعاء الدموي المستهدف، وبدأ الأنبوبان الموجودان في وسط أجزاء الفم، الشفة العليا واللسان، في العمل.

اللسان هو المسؤول عن حقن اللعاب في الأوعية الدموية. يحتوي لعاب البعوض على الأنوفيلين، الذي يمنع تخثر الدم ويسمح للدم بالتدفق بسهولة أكبر. كما أنه يحتوي على بروتين مخدر، والذي يمكن أن يقلل من حساسية الجلد عند مص الدم.

الخطوة الأخيرة التي تقوم بها أجزاء فم البعوضة هي مص الدم. في هذا الوقت، جاء دور الشفة العليا أخيرًا للعمل. مثل الفك السفلي، فهو ناعم من الخارج وصلب من الداخل. كلما اقتربنا من الحافة، زادت صلابة السطح. وهو المسؤول عن إدخاله في الشعيرات الدموية ونقل الدم الطازج إلى الخارج.

عندما تمتص البعوضة الكثير من الدم، فإن بطنها سوف ينتفخ ليصبح أكبر منها. في هذا الوقت، سيتم فصل الماء في الدم وإفساح المجال لتخزين المزيد من خلايا الدم الحمراء المغذية. تستغرق عملية امتصاص الدم بأكملها حوالي 240 ثانية. وحتى في ظل ظروف خالية من التدخل، هناك احتمال نصف ألا يتمكن البعوض من امتصاص الدم.

لكن بعوضة الكيولكس الموجودة في منزلك محظوظة. قبل أن تجدها، غنت أغنية صغيرة وغادرت. سوف يتعرف جهازك المناعي على اللعاب الذي يتركه خلفه باعتباره "فيروسًا أجنبيًا" ويبدأ حربًا مناعية.

ترتبط البروتينات الوظيفية الموجودة في لعاب البعوض بالخلايا الحساسة الموجودة تحت الجلد والأغشية المخاطية، مما يتسبب في إطلاق الخلايا للهستامين ومواد أخرى، مما يسبب احمرار الجلد والوذمة والحكة.

لذا فإن جوهر كيس البعوض هو رد فعل تحسسي. إذا تعرض شخص ما للدغة بعوضة لفترة طويلة، فسيكون جهازه المناعي قادرًا على تجاهل البروتين الموجود في لعاب البعوضة، وفي النهاية لن تحدث اللدغة. ولكن في الواقع، لم يتعرض معظم الناس للعض بما فيه الكفاية، لذلك من الصعب أن تكون لديهم مناعة ضد هجمات البعوض. لن يؤدي لعاب البعوض إلى الانتفاخ فحسب، ولكن إذا كان البعوض يحمل مسببات الأمراض التي ينقلها البعوض مثل طفيليات الملاريا وفيروس حمى الضنك وفيروس زيكا والتهاب الدماغ الياباني، فسيتم أيضًا خلط مسببات الأمراض في الجسم مع اللعاب في هذا الوقت.

وحتى الآن، لا يزال أكثر من 700 ألف شخص يموتون بسبب لدغات البعوض كل عام. #كيف تصنع الإبر بأجزاء الفم مثل البعوض؟ بعد مشاهدة عملية مص دم البعوضة، تم حل لغز مصها غير المؤلم للدم: أولاً، لعابها مع المخدر، وثانياً، أجزاء فمها الصغيرة ولكن المختلفة، وطريقة الاختراق الاهتزازي. ثم تساءل بعض الطلاب هل يستطيع الإنسان أن يصنع إبرة تشبه فم البعوضة بحيث تحاكي لدغة البعوض وتجعل الحقن أقل إيلاما؟

هذا يجب أن يذكر تقنية الإبرة الدقيقة. مستوحى من "مص الدم غير المؤلم" الذي يقوم به البعوض، قام العالم الياباني فوميو كامياما بتطوير إبرة حقن دقيقة للغاية يبلغ قطرها 60 ميكرون فقط. ومن خلال ترتيب العديد من صفائف الإبر الدقيقة، يمكن تحقيق التوصيل السريع للأدوية.

يبلغ طول هذا النوع من الإبر الدقيقة بضع مئات من الميكرونات إلى بضعة ملليمترات فقط. ويمكن أن يمر عبر الطبقة القرنية من الجلد دون لمس عصب الألم. فهو يشكل قناة لتوصيل الدواء على سطح الجلد، مما يسمح للدواء بالوصول إلى عمق معين من الجلد والدخول إلى الشبكة الشعرية تحت الجلد للامتصاص. يخترق الدواء دون التسبب في الألم أو تلف الجلد. يمكن القول أن تقنية الإبر الدقيقة تمثل قفزة تكنولوجية في توصيل الأدوية وأخذ عينات الدم. خاصة بالنسبة للأشخاص المصابين بداء السكري وغيرهم من الأشخاص الذين يحتاجون إلى حقن طويلة الأمد من الأدوية، لم يعد عليهم تحمل آلام الحقن. لا يمكن وصف هذا الشعور إلا بكلمة واحدة، رائع (شين تنغ)!

ومع ذلك، نظرًا لأن الإبر الدقيقة الاصطناعية تخترق الجلد مباشرة، فإن قوة الاختراق أكبر بثلاثة أضعاف من قوة إبر البعوض، وتكون عرضة للالتواء والكسر أثناء عملية الاختراق. لم يتم تحقيق التطبيق السريري على نطاق واسع بعد.

ويمكن أيضًا رؤية ضلع على شكل حرف V يبلغ طوله 20 ~ 25 ميكرومترًا في نهاية الشفة العليا للبعوضة. يعزز هذا الهيكل قوة وصلابة الشفة العليا، مما يجعلها أقل عرضة لأضرار الانحناء. تصميم هذه الطبيعة يتفوق كثيرًا على جميع تصميمات الإبر والإبر الدقيقة العادية. لذا، من وجهة نظر الخالق، فإن الإبر الإلكترونية المصنوعة باستخدام التكنولوجيا الحالية هي مجرد تقليد سيئ لأجزاء فم البعوض.

بالإضافة إلى ذلك، تم أيضًا تعلم تصميم بعض المعدات الطبية من بنية أجزاء فم البعوض، مثل إبر الخزعة. الخزعة هي الطريقة الأكثر شيوعًا لتشخيص السرطان. يستخدم الأطباء إبرة الخزعة لجمع قطعة صغيرة من الأنسجة، تسمى عينة، من الورم المشتبه به. سيقوم الطبيب الشرعي بعد ذلك بفحص العينة تحت المجهر لإجراء تشخيص دقيق. ومع ذلك، قد تتسبب إبرة الخزعة في تلف الأنسجة وتشوهها وحركتها ومشاكل أخرى أثناء عملية الإدخال.

لا يؤثر ذلك على دقة التشخيص فحسب، بل قد يسبب صدمة للمريض أيضًا. وخاصة بالنسبة لأنسجة المخ، فحتى الصدمات البسيطة قد تسبب تلفًا لا رجعة فيه في الدماغ، لذلك كان المجتمع الطبي حريصًا على الحصول على إبرة خزعة لا تسبب تلفًا في الأنسجة. في عام 2017، طور أربعة علماء من جامعة تمبل إبرة جراحية إلكترونية تستعير البنية المسننة لفك البعوض.

لقد اختبروا على دماغ البقر والكبد البقري، ووجدوا أن الإبرة ذات هذا الهيكل الخاص كانت أكثر كفاءة. بالمقارنة مع الإبر العادية، خفضت الإبرة المسننة المقاومة بحوالي 10-25% عند ثقب دماغ البقر، وخفضت المقاومة بنسبة 35-45% عند ثقب كبد البقر. وهذا يعني أيضًا أن إبرة الخزعة هذه تتمتع بمقاومة أقل عند إدخالها في الجلد، وتسبب تشوهًا أقل للأنسجة أثناء عملية الإدخال والبثق، ومن غير المرجح أن تسبب إزاحة.

في الشهر الماضي فقط، في المؤتمر العالمي للذكاء الاصطناعي، أظهر المختبر الرئيسي لتكنولوجيا الاستشعار في معهد شنغهاي للأنظمة الدقيقة، التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، مسبارًا عصبيًا إلكترونيًا مرنًا طوروه على غرار أجزاء فم البعوض. ببساطة، إنها واجهة حاسوبية غزوية يمكن استخدامها للبحث السريري ومراقبة وعلاج أمراض الدماغ مثل الصرع والاكتئاب والتصلب الجانبي الضموري.

يحاكي هذا المسبار العصبي الإلكتروني الشبيه بالبعوضة البنية الفريدة للفك السفلي والشفة العليا للبعوضة - قضيب خارجي صلب من الخارج وقشة مرنة من الداخل - تضمن صلابة القضيب الخارجي عملية الزرع، في حين يمكن الاحتفاظ بالقش المرن في الجسم لجمعه. يمكن لصلابة الغلاف الخارجي أن تخترق المادة الجافية بشكل مباشر. بالمقارنة مع واجهات الدماغ والحاسوب التقليدية، والتي تتطلب قطع الأم الجافية ومن ثم زرعها، فهي أكثر ملاءمة، ولن تتضرر الأقطاب الكهربائية أثناء عملية الاختراق.

وقد تعلمت مجموعة أجهزة الاستشعار اللمسية شديدة الحساسية الموجودة خلف المسبار أيضًا كيف يستخدم البعوض اللمس بدلاً من الرؤية لتحديد الموقع، ويمكنه التمييز بدقة ما إذا كان المسبار يلامس أنسجة المخ أو الأوعية الدموية، وبالتالي تجنب تلف الأوعية الدموية.

لقد كان البشر يدرسون المبدأ الإلكتروني لأنماط البعوض منذ مئات السنين. تكمن الصعوبة التالية في تكنولوجيا تصنيع النانو الصغير وخفض التكلفة. على الرغم من أننا جميعًا نكره البعوض، إلا أن عددًا لا يحصى من العلماء يبذلون قصارى جهدهم لتقليد البعوض، بحيث تصبح حقننا أو جراحاتنا ذات يوم غير مؤلمة مثل لدغات البعوض.

على الرغم من أن تقليدنا لتصميم الطبيعة الرائع لا يزال سيئًا، إلا أن هذا لا يمكن أن يمنع البشر من فهمه والتعلم منه حتى نصبح مبدعين بأنفسنا.