مخبر التكنولوجيا الحيوية والمواد الحيوية والمادة المكثفة
البروفيسور صلاح الدين لعويني
مدير مخبر التكنولوجيا الحيوية والمواد الحيوية والمادة المكثفة
البريد الإلكتروني: [email protected]
التعريف بالمخبر
مخبر التكنولوجيا الحيوية والمواد الحيوية والمادة المكثفة (LBBCM) هو كيان بحثي متعدد التخصصات يدمج مبادئ من التكنولوجيا الحيوية وعلوم المواد وفيزياء المادة المكثفة. فيما يلي نظرة عامة منظمة حول تركيزه المحتمل وعملياته:
1.تطوير المواد الحيوية:
– تصميم وتخليق مواد حيوية متقدمة لتطبيقات طبية (مثل السقالات لهندسة الأنسجة، أنظمة توصيل الأدوية، والمستشعرات الحيوية).
– التركيز على التوافق الحيوي، والتحلل البيولوجي، والاستجابة الوظيفية للبيئات البيولوجية.
2.فيزياء المادة المكثفة:
– دراسة الخصائص الفيزيائية (الكهربائية، الميكانيكية، الحرارية) للمواد الحيوية على المستويات المجهرية والجزيئية.
– تطبيقات في واجهات الشبكات العصبية، المواد الذكية، أو الغرسات التي تتطلب خصائص ميكانيكية/موصلة محددة.
3.دمج التكنولوجيا الحيوية:
– استخدام الأنظمة البيولوجية (مثل البروتينات، الخلايا) لتصميم مواد وظيفية.
– أمثلة: مواد تعتمد على البروتين، طلاءات حيوية نشطة، أو أنظمة هجينة حية-غير حية.
4.المنهجيات والتقنيات :
– أدوات التحليل: حيود الأشعة السينية، المجهر الإلكتروني (SEM/TEM)، مجهر القوة الذرية (AFM)، التحليل الطيفي (FTIR، رامان).
– النمذجة الحاسوبية: التنبؤ بسلوك المواد والتفاعلات على المستويات الذرية/الجزيئية.
– الاختبارات البيولوجية: زراعة الخلايا في المختبر والدراسات داخل الجسم الحي لتقييم التوافق الحيوي والوظيفية.
5.التطبيقات:
– الرعاية الصحية: الغرسات، الطب التجديدي، توصيل الأدوية المستهدفة.
– التكنولوجيا: المستشعرات الحيوية، الإلكترونيات الحيوية، المواد المستجيبة للبيئة.
6.التعاون والتمويل:
– شراكات مع المستشفيات، الشركات الصيدلانية، والمؤسسات الأكاديمية.
– تمويل من المنح الحكومية، التعاون الصناعي، ومبادرات البحث متعددة التخصصات.
7.التحديات:
– تحقيق التوازن بين أداء المواد والسلامة البيولوجية.
– التعامل مع المتطلبات التنظيمية للتحويل السريري.
– سد الفجوات التخصصية بين البيولوجيا، الفيزياء، والهندسة.
8.السياق المؤسسي :
– من المحتمل أن يكون مرتبطًا بجامعة أو معهد بحثي يمتلك أقسامًا قوية في الهندسة الحيوية/هندسة العمليات.
– ينشر في مجلات علمية.
9.أمثلة على المشاريع :
– تطوير هيدروجيلات مستجيبة للمحفزات لشفاء الجروح.
– دراسة تجميع البروتين في الأطوار المكثفة لنمذجة الأمراض.
– تصميم بوليمرات موصلة لواجهات الأنسجة العصبية.
باختصار، يمثل معمل (LBBCM) تقاطعًا للتخصصات المتطورة التي تهدف إلى ابتكار مواد تربط بين العلوم البيولوجية والفيزيائية لتطبيقات تحويلية.
أهداف المخبر
معمل التكنولوجيا الحيوية والمواد الحيوية والمادة [المكثفة (LBBCM) يركز على البحث متعدد التخصصات عند تقاطع التكنولوجيا الحيوية وعلوم المواد والفيزياء. فيما يلي تفصيل مفصل لأهدافه الأساسية، أهدافه الاستراتيجية، واستراتيجيات التنفيذ:
1.تطوير المواد الحيوية للتطبيقات الطبية الحيوية:
– تطوير مواد متوافقة حيويًا (مثل الهيدروجيلات، البوليمرات، المركبات النانوية) لأغراض مثل:
– هندسة الأنسجة: سقالات لتجديد الأعضاء (مثل العظام، الغضاريف، الجلد).
– توصيل الأدوية: أنظمة مستهدفة ومستجيبة للمحفزات (مثل الحاملات الحساسة لدرجة الحموضة أو الحرارة).
– الغرسات الطبية: طلاءات مضادة للبكتيريا، دعامات قابلة للتحلل، أو واجهات عصبية.
– ضمان توافق المواد مع معايير السلامة (مثل الامتثال لـ FDA) وتحسين الأداء في البيئات البيولوجية.
2.استكشاف فيزياء المادة المكثفة في الأنظمة البيولوجية:
– دراسة الخصائص الفيزيائية (الميكانيكية، الكهربائية، البصرية) للمواد الحيوية على مستويات النانو/الميكرو.
– التحقيق في ظواهر مثل:
– طي البروتين وتجمعه (مثل الألياف الأميلويدية في الأمراض العصبية التنكسية).
– التحولات الطورية في المادة اللينة (مثل البلورات السائلة، الهلام).
– نقل الشحنات في واجهات الإلكترونيات الحيوية (مثل البوليمرات الموصلة للمجسات العصبية).
3.دمج التكنولوجيا الحيوية مع تصميم المواد:
– تصميم أنظمة هجينة حيوية من خلال الجمع بين المواد الاصطناعية والخلايا الحية أو الجزيئات الحيوية.
– أمثلة: طلاءات حيوية نشطة، مستشعرات معززة بالإنزيمات، أو هياكل مطبوعة ثلاثية الأبعاد محملة بالخلايا.
– استخدام البيولوجيا الاصطناعية لبرمجة المكونات البيولوجية (مثل البكتيريا المعدلة) لتخليق المواد.
4.الأهداف الثانوية :
-الاستدامة والتأثير البيئي:– تصميم مواد حيوية صديقة للبيئة (مثل البلاستيك القابل للتحلل، البوليمرات القائمة على الطحالب).
– تطوير مواد لمعالجة البيئة (مثل المرشحات الحيوية لتنقية المياه).
5.البحث التحويلي:
– سد الفجوة بين الاكتشافات المعملية والتطبيقات العملية.
– الشراكة مع المستشفيات، الشركات الناشئة، أو الصناعة لتسويق التقنيات (مثل ضمادات الجروح، المستشعرات الحيوية).
6.التعليم والتدريب:
– تدريب الجيل القادم من العلماء في البحث متعدد التخصصات (البيولوجيا، الفيزياء، الهندسة).
.استضافة ورش عمل، تدريبات، ومشاريع تعاونية مع الجامعات-
7.استراتيجيات التنفيذ :
– التحليل المتقدم: استخدام أدوات مثل المجهر الإلكتروني المبرد، اختبار النانو، ومحاكاة الديناميكيات الجزيئية لدراسة سلوك المواد.
– التعاون متعدد التخصصات: الشراكة مع:
– علماء الأحياء لفهم استجابات الخلايا للمواد.
– الفيزيائيين لنمذجة خصائص المواد.
– الأطباء للتحقق من التطبيقات الطبية.
– تنويع التمويل: الحصول على منح من وكالات مثل NIH، NSF، وEU Horizon، بالإضافة إلى شراكات صناعية.
فرق البحث
فريق البحث الأول
التخليق الأخضر للجسيمات النانوية والتطبيقات
**قائد الفريق:** البروفيسور صلاح الدين لعويني
**البريد الإلكتروني:** [email protected]
**الهاتف المحمول:** +213663204088
الهدف الأساسي للفريق 1 هو ابتكار طرق مستدامة وصديقة للبيئة لتخليق الجسيمات النانوية باستخدام عوامل بيولوجية مثل خلاصات النباتات، الكائنات الدقيقة، أو الجزيئات الحيوية، مع القضاء على الاعتماد على المواد الكيميائية السامة والعمليات كثيفة الطاقة. يهدف الفريق إلى تحسين بروتوكولات التخليق الأخضر لإنتاج الجسيمات النانوية (مثل الفضة، الذهب، أكسيد الزنك) مع التحكم الدقيق في الحجم، الشكل، وخصائص السطح، مما يضمن إمكانية التكرار لتطبيقات قابلة للتطوير. يركز الفريق بشكل رئيسي على تخصيص الجسيمات النانوية لتطبيقات طبية حيوية وبيئية، بما في ذلك الطلاءات المضادة للميكروبات للأجهزة الطبية، أنظمة توصيل الأدوية المستهدفة، والمواد النانوية التحفيزية لتدهور الملوثات أو تنقية المياه. كما يحقق الفريق في تفاعلات الجسيمات النانوية مع الأنظمة البيولوجية لتعزيز التوافق الحيوي والوظيفية مع تقليل البصمة البيئية. من خلال دمج مبادئ الاقتصاد الدائري، يستكشفون المواد الحيوية المشتقة من النفايات (مثل بقايا الزراعة) كعوامل مختزلة، مواءمة التخليق مع أهداف الاستدامة العالمية. تعاون الفريق مع الأطباء، مهندسي البيئة، وشركاء الصناعة يدفع البحث التحويلي، بهدف ربط الابتكارات المعملية بحلول عملية في الرعاية الصحية، الزراعة، والمعالجة البيئية.
فريق البحث الثاني
المواد المتقدمة، التصميم والتطبيقات
**قائد الفريق:** الدكتور محمد زيدان
**البريد الإلكتروني:** [email protected]
**الهاتف المحمول:** +213663002928
الفريق 2، المخصص للمواد المتقدمة، التصميم، والتطبيقات، يركز على دفع حدود علوم المواد لخلق حلول مبتكرة لمجموعة واسعة من التحديات. هدفنا الأساسي هو تطوير مواد جديدة ذات خصائص محسنة، مثل القوة، التوصيلية، الاستقرار الحراري، والتوافق الحيوي، من خلال تقنيات تصميم وتصنيع مبتكرة. نهدف إلى استكشاف وتحسين العلاقات بين البنية والخصائص لهذه المواد، مستفيدين من النمذجة الحاسوبية وطرق التحليل المتقدمة. تمتد أبحاثنا إلى تصميم مواد وظيفية لتطبيقات محددة، بما في ذلك المكونات الهيكلية عالية الأداء، أجهزة تخزين وتحويل الطاقة، المستشعرات والمحركات المتقدمة، والغرسات الطبية الحيوية. من خلال دمج المواد المتقدمة مع مبادئ التصميم المتطورة، نسعى لخلق حلول ذات تأثير كبير تلبي الاحتياجات الحرجة في صناعات مثل الفضاء، الطاقة، الرعاية الصحية، والإلكترونيات، مساهمين في مستقبل أكثر استدامة وتقدمًا تكنولوجيًا.
فريق البحث الثالث
الأنشطة البيولوجية للمواد الحيوية والمواد النانوية
**قائد الفريق:** البروفيسور خليف عبد الحميد
**البريد الإلكتروني:** [email protected]
**الهاتف المحمول:** +213664347940
الفريق 3، الذي يحقق في الأنشطة البيولوجية للمواد الحيوية والمواد النانوية، يهدف إلى كشف التفاعلات المعقدة بين هذه المواد والأنظمة البيولوجية. هدفنا المركزي هو فهم كيف تؤثر الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد الحيوية والمواد النانوية، مثل الحجم، الشكل، الشحنة السطحية، والتركيب، على سلوكها داخل البيئات البيولوجية. يشمل ذلك دراسة تأثيراتها على حيوية الخلايا، التكاثر، التمايز، والاستجابة المناعية، سواء في المختبر أو داخل الجسم الحي. نسعى إلى توضيح الآليات الكامنة وراء هذه التفاعلات، مع التركيز على امتصاص البروتين، مسارات امتصاص الخلايا، وتفعيل مسارات الإشارة. تهدف أبحاثنا إلى تطوير مواد متوافقة حيويًا ونشطة بيولوجيًا يمكن تخصيصها لتطبيقات طبية حيوية محددة، مثل توصيل الأدوية، هندسة الأنسجة، والطب التجديدي. من خلال فهم شامل للأنشطة البيولوجية لهذه المواد، نسعى لتصميم وهندسة حلول أكثر أمانًا وفعالية لمعالجة الاحتياجات السريرية غير الملباة وتحسين صحة الإنسان.
فريق البحث الرابع
معالجة مياه الصرف الصحي باستخدام المواد النانوية
**قائد الفريق:** الدكتورة منصر سهيلة
**البريد الإلكتروني:** [email protected]
**الهاتف المحمول:** +213699678070
الفريق4، المخصص لمعالجة مياه الصرف الصحي باستخدام المواد النانوية، يركز على تطوير حلول مبتكرة ومستدامة لتنقية المياه من خلال تطبيق مواد نانوية متقدمة. هدفنا الأساسي هو تصميم وتخليق وتطبيق مواد نانوية جديدة تظهر كفاءة محسنة في إزالة ملوثات متنوعة من مياه الصرف الصحي، بما في ذلك المعادن الثقيلة، الملوثات العضوية، المسببات المرضية، والجزيئات البلاستيكية الدقيقة. نهدف إلى استكشاف مجموعة متنوعة من استراتيجيات المعالجة القائمة على المواد النانوية، مثل الامتزاز، التحفيز الضوئي، الترشيح الغشائي، والتطهير، مع تحسين أدائها من خلال التحكم الدقيق في الحجم، الشكل، الكيمياء السطحية، والوظيفية. تشمل أبحاثنا دراسات أساسية حول التفاعل بين المواد النانوية والملوثات، بالإضافة إلى أبحاث تطبيقية تركز على تطوير تقنيات معالجة قابلة للتطوير وفعالة من حيث التكلفة. في نهاية المطاف، نسعى للمساهمة في تطوير حلول قوية وصديقة للبيئة لمعالجة مياه الصرف الصحي التي يمكن أن تعالج تحديات ندرة المياه العالمية وتحمي الصحة العامة.
