پوشش ضد میکروبی الهام گرفته صدف

به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری برنا؛ محققان UAB و ICND۲ یک ماده نوآورانه برای مبارزه با گسترش پاتوژن‌ها، عفونت‌ها و مقاومت ضد میکروبی را توسعه داده اند. با الهام از مواد ترشح شده توسط صدف‌ها برای چسبیدن به سنگ‌ها، می‌توان از آن به عنوان پوشش برای محافظت از پارچه‌های مراقبت‌های بهداشتی استفاده کرد و جایگزین موثری برای مواد رایج مانند کاغذ، پنبه، ماسک‌های جراحی و گچ‌های تجاری فراهم می‌کند. این تحقیق در مجله مهندسی شیمی منتشر شده است.

استفاده بیش از حد از آنتی بیوتیک‌ها منجر به توسعه مقاومت ضد میکروبی (AMR) شده است، تهدیدی رو به رشد برای سلامت عمومی در سراسر جهان. AMR زمانی رخ می‌دهد که باکتری‌ها با گذشت زمان تغییر می‌کنند و دیگر به دارو‌ها، آنتی بیوتیک‌ها و سایر دارو‌های ضد میکروبی مرتبط پاسخ نمی‌دهند، درمان عفونت‌ها را سخت‌تر می‌کند و خطر گسترش پاتوژن، بیماری شدید و مرگ را افزایش می‌دهد. در واقع، سازمان بهداشت جهانی (WHO) و سازمان ملل متحد (UN) گزارش داده اند که AMR تهدیدی بزرگ برای سلامت انسان در سراسر جهان است، احتمالا از سرطان به عنوان علت اصلی مرگ در جهان تا سال ۲۰۵۰ پیشی گرفته است. در این سناریو، توسعه مواد ضد باکتری جدید و کارآمدتر برای کاهش گسترش پاتوژن ضروری شده است، بنابراین از عفونت جلوگیری می‌کند. کنترل جمعیت باکتریایی در محیط‌های بهداشتی مانند بیمارستان‌ها و سایر واحد‌های مراقبت‌های بهداشتی برای جلوگیری از عفونت‌های به اصطلاح nosocomial، عمدتا به دلیل استعمار باکتریایی در سطوح بیومدیکال است.

امروزه، این نوع عفونت ششمین علت اصلی مرگ در کشور‌های صنعتی است و در کشور‌های در حال توسعه بسیار بالاتر است، به ویژه بر بیماران دارای سیستم ایمنی ضعیف و مراقبت‌های ویژه (به عنوان مثال، سوختگی) و کسانی که بیماری‌های مزمن مانند دیابت دارند، تأثیر می‌گذارد. در میان مواد مختلفی که ممکن است جمعیت باکتریایی را گسترش دهند، پارچه‌ها بخشی جدایی ناپذیر از مراقبت از بیمار را نشان می‌دهند: از لباس پزشکان، جراحان و پرستاران گرفته تا پرده‌های پزشکی، ملافه‌های تخت، پوشش بالش، ماسک، دستکش و باند، که مستقیما با بخیه‌ها و زخم‌ها در تماس هستند. به تمام این دلایل، پوشش‌های ضد باکتری برای پارچه‌های پزشکی به یک زمینه تحقیقاتی بسیار فعال تبدیل شده اند.

محققان گروه بیوشیمی و زیست شناسی مولکولی UAB، موسسه علوم اعصاب UAB (INc-UAB) و موسسه کاتالونیا برای علوم نانو و فناوری نانو (ICN۲) خانواده‌ای از پوشش‌های زیست سازگار و الهام گرفته از زیست را که توسط هم پلیمریزاسیون بین مشتقات کاتکول و لیگاند‌های آمینه ترمینال تولید می‌شود، توسعه داده اند. بر این اساس، آن‌ها نشان داده اند که استفاده از این پوشش‌های الهام گرفته از ماهیچه‌ها به عنوان مواد ضد میکروبی کارآمد، بر اساس توانایی آن‌ها در تکامل شیمیایی در طول زمان در حضور هوا و اتمسفر مرطوب، به نفع تشکیل مداوم گونه‌های اکسیژن واکنش پذیر (ROS) است. در واقع، علاوه بر تشکیل ROS، روش مصنوعی منجر به بیش از حد گروه‌های آمینه آزاد سطحی می‌شود که باعث اختلال در غشای پاتوژن می‌شود.

یکی از اجزای اصلی موجود در پوشش‌ها (مشتقات کاتکول و پلی فنول) در رشته‌های ترشح شده توسط صدف‌ها یافت می‌شود که مسئول چسبندگی آن‌ها به سنگ‌ها در شرایط شدید، زیر آب شور هستند.

پروفسور UAB ویکتور یوست محقق ICN۲ سالویو سوارز توضیح می‌دهد: این واقعیت که پوشش‌هایی که ما توسعه داده ایم از این ارگانیسم الهام گرفته اند، به آن‌ها اجازه می‌دهد تا عملا به هر نوع سطح پایبند باشند و علاوه بر این در برابر شرایط محیطی مختلف مانند رطوبت یا حضور مایعات بسیار مقاوم هستند. علاوه بر این، ترکیبات طبیعی به دستیابی به مواد زیست تخریب پذیر و سازگار با زیست با مقاومت ضد میکروبی پایین‌تر در مقایسه با سایر سیستم‌های ضد باکتری کمک می‌کنند که در نهایت مقاومت ایجاد می‌کنند و بنابراین به سرعت اثربخشی خود را از دست می‌دهند.

تمام تجهیزات بهداشتی رایج مانند کاغذ، پنبه، ماسک‌های جراحی و گچ‌های تجاری فعالیت ضد باکتری چند مسیر ذاتی را با پاسخ‌های سریع در برابر طیف گسترده‌ای از گونه‌های میکروبی نشان دادند. این شامل میکروارگانیسم‌هایی بود که در برابر شرایط محیطی شدید (مانند b. subtilis) مقاومت کرده اند و همچنین پاتوژن‌هایی که به عنوان منبع اصلی مسئول بسیاری از عفونت‌های فعلی، به ویژه آن‌هایی که در مراکز مراقبت‌های بهداشتی به دست آمده اند، در نظر گرفته می‌شوند. این پاتوژن‌ها شامل میکروارگانیسم‌های چند مقاوم از هر دو گرم منفی (e. coli و P. aeruginosa) و گرم مثبت (S. aureus، s. aureus-MRSA مقاوم به متسیلین و E. faecalis). این مواد همچنین در برابر قارچ‌هایی مانند c. albicans و C. auris اثربخشی نشان داده اند.

علاوه بر این، کاربرد کارآمد آن در جو‌های مرطوب نشان داده شد، همانطور که در محیط‌های مراقبت‌های بهداشتی، جایی که قطرات تنفسی و یا سایر مایعات زیستی وجود دارد، بنابراین خطرات انتقال تماس غیرمستقیم را کاهش می‌دهد. چنین فعالیت ضد میکروبی به یک فرآیند کشتن تماس مستقیم نسبت داده شد جایی که پاتوژن در ابتدا توسط مولکول‌های کاتکول و سایر مشتقات پلی فنول به پوشش متصل می‌شود. سپس، یک اثر ضد باکتری چند مسیر فعال می‌شود، که عمدتا بر تولید مداوم سطوح ایمنی زیستی ROS و تعاملات الکترواستاتیک با گروه‌های آمینه پروتیک در معرض سطح متمرکز است. این مکانیسم‌های ضد باکتری باعث واکنش سریع (۱۸۰ دقیقه برای باکتری‌ها و ۲۴ ساعت برای قارچ ها) و پاسخ کارآمد (بیش از ۹۹ ٪) در برابر پاتوژن‌ها شد و باعث آسیب برگشت ناپذیر به میکروارگانیسم‌ها شد.

این پوشش‌های نوآورانه یک سنتز ساده یک مرحله‌ای و مقیاس پذیر را در شرایط خفیف با استفاده از مواد مقرون به صرفه و روش‌های مبتنی بر شیمی سبز دنبال می‌کنند. علاوه بر این ماهیت پلی فنولیک ترکیبات آن‌ها و عدم وجود عوامل ضد میکروبی خارجی اضافی، سادگی پوشش‌های الهام گرفته از زیست را افزایش می‌دهد و از القای AMR و اثرات سیتوتوکسیک آن بر سلول‌های میزبان و محیط جلوگیری می‌کند. قابل ذکر است که پارامتر‌های مختلف مانند رنگ، ضخامت و چسبندگی به خوبی تنظیم شده اند، بنابراین یک راه حل سازگار برای نیاز‌های مختلف کاربرد مواد نهایی ارائه می‌دهند. به طور کلی، پوشش‌های الهام گرفته از زیست طراحی شده پتانسیل عظیمی برای ترجمه بیشتر به کلینیک‌ها را نشان داده اند، زیرا آن‌ها جایگزین عملی برای مواد ضد میکروبی موجود هستند.

انتهای پیام/