چارچوب های آلی فلزی با خنجرهای مولکولی باکتری ها را سوراخ می کنند
به گزارش اسمارت کاور، محققان دانشگاه صنعتی چالمرز در سوئد روشی نانومقیاس ساخته اند که بدون آنتی بیوتیک، باکتری ها را پیش از تشکیل زیست لایه از بین می برد.
به گزارش اسمارت کاور به نقل از ستاد نانو، محققان دانشگاه صنعتی چالمرز در سوئد روشی نوین برای مبارزه با زیست لایه های میکروبی معرفی کرده اند؛ روشی که بدون اتکا به آنتی بیوتیک یا فلزات سمی، باکتری ها را قبل از آن که فرصت چسبیدن و تکثیر پیدا کنند، با چارچوب های تیز نانومقیاس سوراخ کرده و از بین می برد. این موفقیت که بر پایه کاربردی کاملا تازه از چارچوب های آلی فلزی یا همان MOFها شکل گرفته، می تواند آینده کنترل عفونت در تجهیزات پزشکی و صنایع مختلف را متحول کند.
زیست لایه های باکتریایی یکی از چالش های تأسف بار و پرهزینه دنیای امروز هستند؛ پوشش های چسبنده لزجی که روی سطوح مرطوب شکل می گیرند و باکتری ها را در ساختاری محافظت شده پنهان می کنند. این ساختار نه فقط درمان عفونت را دشوار می کند، بلکه در بیمارستان ها منجر به عفونت های بیمارستانی می شود؛ عفونت هایی که سالانه جان هزاران بیمار را در سراسر دنیا تهدید می کنند. افزون بر این، زیست لایه ها در صنایع دریایی، لوله های انتقال سیالات، برج های خنک کننده و حتی بدنه کشتی ها ایجاد چسبندگی، خوردگی، افزایش مصرف انرژی و رسوب گذاری می کنند.
در چنین شرایطی، محققان دانشگاه صنعتی چالمرز (Chalmers University of Technology) موفق شده اند راهکاری را ارائه نمایند که به جای استفاده از سموم و آنتی بیوتیک ها، از یک مکانیسم کاملا فیزیکی برای کشتن باکتری ها بهره می برد: سوراخ کردن آنها با نوک تیغه های نانومقیاس.
این مطالعه که در مجله Advanced Science انتشار یافته، حاصل همکاری دو گروه پژوهشی به سرپرستی پروفسور ایوان مییاکویچ و پروفسور لارس اُرستروم است. آنان در این مطالعه نشان دادند که چارچوب های آلی فلزی (Metal–Organic Frameworks) را میتوان به روشی کاملا متفاوت از کاربردهای شناخته شده آنان به کار گرفت. MOFها به صورت معمول به سبب ساختار سه بعدی و حفره های بزرگ شان در ذخیره سازی گاز، جذب دی اکسیدکربن، کاتالیز و تصفیه آب مورد توجه اند. توسعه دهندگان این مواد، جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۵ را دریافت کرده اند. اما حالا، محققان چالمرز نشان داده اند که رشد اپیتاکسیال MOF روی MOF دیگر، ساختاری به وجود می آورد که روی سطح آن نوک تیغه های بسیار تیز و منظم شکل می گیرد.
این نوک تیغه ها هنگام نزدیک شدن باکتری، غشای سلولی آنرا پاره می کنند و مانع از تشکیل زیست لایه می شوند. ژجیان کائو (Zhejian Cao)، نویسنده اصلی پژوهش، توضیح می دهد: این ساختار مانند ریزتیغه هایی است که باکتری را قبل از آن که فرصت چسبیدن پیدا کند، خنثی می کند. ما در این شیوه از هیچ نوع یون فلزی سمی یا عامل ضدباکتریایی استفاده نکرده ایم.
مهم ترین چالش در توسعه این پوشش، یافتن فاصله مناسب میان نوک تیغه ها بود. اگر فاصله بیش از اندازه زیاد باشد، باکتری ها میان تیغه ها عبور می کنند و روی سطح می چسبند. اگر فاصله بیش از اندازه کم باشد، فشار مکانیکی واردشده بر غشای باکتری کاهش می یابد؛ همان اصل ساده ای که اجازه می دهد انسان بدون لطمه دیدگی روی تخت میخ دراز بکشد. محققان با کنترل دقیق رشد بلورهای MOF، توانستند فاصله ای بهینه ایجاد کنند که اثربخشی سوراخ کردن را به حداکثر برساند.
لورِس اُرستروم (Lars Öhrström)، یکی از نویسندگان مقاله که سه دهه در حوزه MOFها فعالیت نموده است، می گوید این فناوری نسبت به روش های قبلی چند مزیت مهم دارد. نخست آن که ساخت این پوشش ها در دمای پایین به انجام می رسد و بنابراین میتوان آنها را روی مواد حساس به حرارت مانند پلاستیک های مورد استفاده در ایمپلنت ها به کار برد؛ نکته ای که تولید انبوه را ممکن می کند. دوم آن که پلیمرهای آلی موجود در MOFها می توانند از پلاستیک های بازیافتی تولید شوند و بنابراین با اقتصاد چرخشی هماهنگی دارند.
این پوشش های نانوساختار می توانند در تجهیزاتی مانند کاتتر، پروتز استخوانی، ایمپلنت دندانی، سطوح بیمارستانی، تجهیزات آزمایشگاهی و حتی بدنه کشتی ها به کار گرفته شوند. کاربرد صنعتی این فناوری می تواند مصرف رنگ های ضدخزه سمی را کم کند و خطر نشت مواد شیمیایی به محیط زیست دریایی را پایین بیاورد.
پژوهش تازه چالمرز نشان میدهد که رویارویی با زیست لایه ها الزاماً به مواد شیمیایی تهاجمی نیاز ندارد و میتوان با مهندسی چارچوب های نانومقیاس، راهکاری پایدار، ایمن و قابل تولید عرضه کرد؛ راهکاری که آینده کنترل عفونت و نگهداری صنعتی را دگرگون خواهدنمود.
این ساختار نه فقط درمان عفونت را دشوار می کند، بلکه در بیمارستان ها منجر به عفونت های بیمارستانی می شود؛ عفونت هایی که سالانه جان هزاران بیمار را در سرتاسر دنیا تهدید می کنند. این مطالعه که در مجله Advanced Science انتشار یافته، حاصل همکاری دو گروه پژوهشی به سرپرستی پروفسور ایوان مییاکویچ و پروفسور لارس اُرستروم است. ما در این شیوه از هیچگونه یون فلزی سمی یا عامل ضدباکتریایی استفاده نکرده ایم.
منبع: اسمارت كاور
مطلب اسمارت کاور را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب