تم استخدام البروتين الذي يعطي البراغيث لترتده لتوضيح خلايا البكتيريا ، مع نتائج المختبر التي توضح إمكانات المادة لمنع عدوى الزرع الطبية.
تعد الدراسة التعاونية بقيادة الباحثين في جامعة RMIT في أستراليا أول استخدام تم الإبلاغ عنه للطلاء المضاد للبكتيريا المصنوع من البروتينات المحاكاة Resilin لمنع البكتيريا بالكامل من التعلق بالسطح.
وقالت البروفيسور ناميتا روي تشودري ، المؤلفة الرئيسية للدراسة ، إن النتيجة هي خطوة حاسمة نحو هدفهم المتمثل في إنشاء أسطح ذكية توقف البكتيريا الخطرة ، وخاصة تلك المقاومة للمضادات الحيوية مثل MRSA ، من النمو على زراعة طبية.
وقالت: “يوضح هذا العمل كيف يمكن ضبط هذه الطلاء لمحاربة البكتيريا بفعالية – ليس فقط على المدى القصير ، ولكن ربما على مدى فترة طويلة”.
غالبًا ما توجد البكتيريا على عمليات الزرع بعد الجراحة ، على الرغم من الضوابط التعقيم والعدوى. هذه يمكن أن تؤدي إلى الالتهابات التي تتطلب المضادات الحيوية ، ولكن مع أن تصبح مقاومة المضادات الحيوية أكثر شيوعًا ، هناك حاجة إلى تدابير وقائية جديدة.
وقال تشودري: “لقد دفعت مقاومة المضادات الحيوية اهتمامًا أكبر في منطقة المواد ذاتية التمييز وإعدادها السهل للأسطح المضادة للبكتيريا”.
“لذلك ، قمنا بتصميم هذا السطح لمنع الارتباط الأولي للبكتيريا وتكوين الأغشية الحيوية لتقليل معدلات العدوى.”
وقال تشودري إن التطبيقات المحتملة يمكن أن تشمل الطلاء بالرش للأدوات الجراحية والزرع الطبي والقساة وضمادات الجرح.
Resilin إلى الإنقاذ
يُعرف Resilin ، وهو بروتين موجود في الحشرات ، بمرونته الرائعة – وهو يمكّن البراغيث من القفز أكثر من مائة مرة من ارتفاعها في الميكروثانية – لكنه أيضًا مرن للغاية ومتوافق حيويًا.
وقال تشودري: “هذه الخصائص الاستثنائية والطبيعة غير السامة تجعل بروتينات Resilin و Resilin محاكاة مثالية للعديد من التطبيقات التي تتطلب مواد وطلاء مرنة ودائمة”.
“تتراوح هذه التطبيقات من هندسة الأنسجة وتسليم الأدوية إلى الإلكترونيات والمعدات الرياضية المرنة ، ولكن هذا هو أول عمل تم نشره على أدائها كطلاء مضاد للبكتيريا.”
ابتكر الفريق عدة أشكال من الطلاء من أشكال متغيرة من Resilin ، ثم اختبر تفاعلاتها مع بكتيريا E.coli وخلايا الجلد البشري في ظروف المختبر.
أظهرت الدراسة كيف كانت البروتينات المتغيرة في شكل قطرة نانو المعروفة باسم المحفوظات فعالة بنسبة 100 ٪ في صد البكتيريا ، مع دمج جيدا مع الخلايا البشرية الصحية ، وهو جزء حاسم من نجاح الزرع الطبي.
وقال مؤلف الدراسة الرئيسي من RMIT الدكتور Nisal Wanasingha إن مساحة السطح العالية لقطرات نانو جعلتها جيدة بشكل خاص في التفاعل مع البكتيريا الصدفة.
وقال “بمجرد أن يتلامسهم ، يتفاعل الطلاء مع أغشية الخلايا البكتيرية المشحونة سلبًا من خلال القوى الإلكتروستاتيكية ، مما يعطل سلامتها ، مما يؤدي إلى تسرب المحتويات الخلوية وموت الخلايا النهائية”.
وقال Wanasingha إن الطلاءات المستندة إلى Resilin لم تُظهر فعالية بنسبة 100 ٪ فقط في منع البكتيريا من الارتباط بالسطح ولكن أيضًا قدمت العديد من المزايا مقارنة بالمناهج التقليدية.
وقال “على عكس المضادات الحيوية ، التي يمكن أن تؤدي إلى المقاومة ، فإن الاضطراب الميكانيكي الناجم عن طلاء ريسلين قد يمنع البكتيريا من إنشاء آليات المقاومة”.
“في هذه الأثناء ، يقلل أصل Resilin الطبيعي والتوافق الحيوي من خطر التفاعلات السلبية في الأنسجة البشرية ، وكونه على أساس البروتين ، أكثر ملاءمة للبيئة من البدائل القائمة على الجسيمات النانوية الفضية.”
الخطوات التالية
وقال البروفيسور نابا دوتا ، المؤلف المشارك في الدراسة ، إن البروتين المحاكي للمراقبة يستجيب للغاية للمنبهات والتغيرات في بيئته ، مما يجعله قابلاً للضبط للعديد من الوظائف.
وقال دوتا: “هذه النتائج المبكرة واعدة للغاية كوسيلة جديدة للمساعدة في تحسين التحكم في العدوى في المستشفيات وغيرها من الإعدادات الطبية ، ولكن هناك حاجة الآن إلى مزيد من الاختبارات لمعرفة كيف تعمل هذه الطلاءات ضد مجموعة واسعة من البكتيريا الضارة”.
“يتضمن العمل المستقبلي ربط مقاطع الببتيد المضادة للميكروبات أثناء التوليف المؤتلف لمحاكات Resilin ودمج عوامل مضادة للميكروبات إضافية لتوسيع نطاق النشاط.”
وأضاف أن الانتقال من الأبحاث المعملية إلى الاستخدام السريري سيتطلب ضمان استقرار الصيغة وقابليتها للتوسع ، وإجراء تجارب واسعة النطاق للسلامة والفعالية ، مع تطوير طرق إنتاج بأسعار معقولة للتوزيع على نطاق واسع.
كانت الدراسة بالتعاون مع مركز ARC للتميز للحيوية الحيوية النانوية ومنظمة العلوم والتكنولوجيا النووية الأسترالية (ANSTO).
استخدم الفريق مركز ANSTO الأسترالي لمرافق تشتت النيوترون ، ومرفق الأبحاث النانو Micro Nano بجامعة RMIT.
تم تمويل العمل من قبل صندوق أستراليا الهند للبحوث الإستراتيجية ، والمعهد الأسترالي للعلوم النووية للعلوم والهندسة ، ودعمه مجلس الأبحاث الأسترالي.
المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily
