دانشمندان در مؤسسۀ فناوری جورجیا یک نوع جدید از فولاد ضد زنگ را توسعه دادهاند، که با استفاده از مس و فرآیندی الکتروشیمیایی، سطحی با خارهای ریز ایجاد میکند و قادر به نابودی باکتریهای مقاوم به آنتیبیوتیک است.
به گزارش تکناک، این ماده با پاره کردن غشای خارجی باکتریها و واکنشهای شیمیایی مس، باکتریها را از بین میبرد. این فناوری ممکن است در زمینههای پزشکی برای جلوگیری از عفونتها و افزایش ایمنی مورد استفاده قرار گیرد.
(زیرنویس تصویر: همانطور که در تصویر اغراقآمیز بالا نشان داده شده است، حتی باکتریهای پوست ضخیم نیز با سطح سیخدار پوششدادهشده با مس فولاد ضد زنگ حکاکی شده همخوانی ندارند)
محققان برای کمک به مبارزه با افزایش باکتریهای مقاوم به آنتیبیوتیک، سالها روشهای بدون دارو را برای از بین بردن باکتریهای بیماریزا آزمایش کردهاند. نوع جدیدی از فولاد ضد زنگ دقیقاً این کار را به روشی راحت و مقرون بهصرفه انجام میدهد.
بر اساس یک نظرسنجی جهانی که در مجلۀ Nature توضیح داده شده است، فقط در سال 2019، باکتریهای مقاوم به آنتیبیوتیک بیشتر از HIV/AIDS یا مالاریا باعث مرگ افراد شدند. این ابرمیکروبها در نزدیک به پنج میلیون مرگ دخیل بودند که به صورت مستقیم باعث مرگ بیش از 1.27 میلیون نفر شدند. گزارشی از برنامۀ محیطزیست سازمان ملل متحد میگوید که سازمان جهانی بهداشت مقاومت ضد میکروبی (AMR) را به عنوان یکی از 10 تهدید جهانی برای سلامت طبقهبندی میکند و امکان دارد تا سال 2050، بیش از 10 میلیون مرگ و میر بیشتر توسط باکتریهایی ایجاد شود، که در برابر داروهای ما مقاومت بهدست آوردهاند. این آمار با تعداد مرگ و میرهای جهانی ناشی از سرطان در سال 2020 برابری میکند.
محققان جورجیاتک که در مورد این آمار نگران بودند، حملۀ مکانیکی را جایگزین حملۀ شیمیایی به مقاومت ضدمیکروبی کردند. بهطور خاص، آنها به دنبال مبارزه با باکتریهای گِرَم منفی مانند: E. coli، وبا و سالمونلا بودند، چرا که آنها حاوی یک کپسول محافظ هستند و بهطور ویژهای آنها را در مبارزه با آنتیبیوتیکهای سنتی مقاوم میکند.
آنوجا تریپاتی، نویسندۀ اصلی این مطالعه گفت: از بین بردن باکتریهای گِرَم مثبت بدون مواد شیمیایی به نسبت آسان است، امّا مبارزه با باکتریهای گِرَم منفی به دلیل غشای سلولی ضخیم و چند لایه، دشوار است. اگر این باکتریها بر روی سطوح باقی بمانند، میتوانند به سرعت رشد کنند. هدف من ایجاد یک سطح باکتریکش بدون آنتیبیوتیک مؤثر در برابر باکتریهای گِرُم منفی و مثبت بود.
گروه تحقیقاتی تریپاتی با استفاده از یک فرآیند الکتروشیمیایی، سطح فولاد ضد زنگ را برای ایجاد هزاران میکرواسپایک کوچک حکاکی کردند. سپس با استفاده از الکتروشیمی، یونهای مس را به سطح فولاد پیوند دادند. نتیجه مادهای است که اشکالات مقاومت ضدمیکروبی را به دو صورت انجام میدهد. سنبلهها (اسپایکها) غشاهای بیرونی محافظ خود را خرد میکنند و مس که از زمان مصر باستان به دلیل ویژگیهای ضد باکتریایی خود شناخته شده است، باعث تخریب بیشتر غشای سلولی آنها میشود.
در آزمایشها، مواد فولاد و مس باعث کاهش 97 درصد E. coli گِرَم منفی و کاهش 99 درصدی باکتری استافیلوکوک اپیدرمیس گِرَم مثبت شد. این ماده تنها در 30 دقیقه به نتایج حاصل شده رسید.
این واقعیت که مادۀ جدید فقط یک لایۀ بسیار نازک از مس دارد، به این معنی است که از هزینۀ بالای مواد جلوگیری میشود و بنابراین ترکیب جدید فولاد/مس را مقرون به صرفه نگه میدارد. از آنجایی که این ترکیب باکتریها را با خوشههایش خرد میکند، باید مانع از تبدیل باکتریها به وسیلهای برای فرار از مرگ شود.
محققان اعلام کردند: این اولین بار نیست که مشاهده میکنیم از روشهای مکانیکی برای خرد کردن باکتریهای مقاوم استفاده میکنند. فقط در سال گذشته، ما یک مادۀ تیتانیوم سیخدار با الهام از بال سنجاقک که یک ویروس تنفسی معمولی را تکه تکه میکند و بر روی نانوکریستالی که زیر نور میچرخد تا باکتریها را تکه تکه کند را توسعه دادیم و به آن مس افزودیم که مبارزه با مقاومت ضدمیکروبی را یک قدم جلوتر برد.
این تحقیق در مجلۀ Small منتشر شده است.
