به نقل از «ایسنا»

بهبود کارایی سطوح ضد باکتریایی با یک مکانیسم جدید

تاریخ انتشار: ۲۱ خرداد ۱۳۹۹ | کد خبر: ۲۸۲۴۲۸۴۸

پژوهشگران دانشکده مهندسی شیمی "دانشگاه روویرا آی ویرجیلی"(Universitat Rovira i Virgili) اسپانیا با همکاری دیگر پژوهشگران در مطالعه اخیرشان موفق به توسعه مکانیسم جدیدی شده‌اند که کارایی سطوح ضد باکتریایی را افزایش می‌دهد.

به گزارش ایسنا و به نقل از فیز، مقاومت در برابر آنتی بیوتیک‌ها به یک مشکل جدی بهداشتی تبدیل شده است.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

عفونت‌های بیمارستانی، پروتزها یا ایمپلنت‌های جراحی که آلوده می‌شوند و به هیچ درمانی نیز پاسخ نمی‌دهند به یک چالش واقعی برای جامعه پزشکی تبدیل شده‌اند و پزشکان سالها است به دنبال جایگزینی برای از بین بردن موثر این باکتری‌ها هستند.

در سال ۲۰۱۲ محققان گروه مهندسی شیمی دانشگاه دانشگاه روویرا آی ویرجیلی یک سری تحقیقات را برای توسعه مدل‌های ضد باکتریایی که با الهام از حشرات توسعه داده شده بودند، آغاز کردند. به عنوان مثال بال‌های آسیابک‌ها از ساختارهای پیچیده‌ای از اشکال هندسی نانومتری تشکیل شده‌اند که در کشتن باکتری‌ها بسیار کارآمد هستند. آسیابک‌ها حشراتی با ظاهری تقریباً مشابه با سنجاقک هستند. این حشرات نیز شکارچی هستند و معمولاً در نزدیکی و روی آب استخرها، جویبارها، با پروازهای بلند و سریع خود قابل تشخیص هستند.

در تلاش برای درک این اشکال و تکثیر آنها به عنوان مواد ضد باکتری جدید، "ولادیمیر باولین"(Vladimir Baulin) و "مارک وارنر"(Marc Werner) از"موسسه تحقیقات پلیمر لیبنیز"(Leibniz-Institut für Polymerforschung ) آلمان و پروفسور "النا ایوانوا"(Elena Ivanova) از مؤسسه سلطنتی فناوری ملبورن(Royal Melbourne Institute of Technology) با همکاری محققان دانشگاه روویرا آی ویرجیلی کشف کردند قابلیت ارتجاعی نانوپیلارها/ نانوساختارها(Nanopillar) یک عامل کلیدی در این موضوع محسوب می‌شوند چرا که می‌توانند انرژی کافی در خود نگه داشته و با منتشر کردن آن انرژی باکتری‌ها را از بین ببرند. نانوپیلارها یک فناوری نوظهور در حوزه نانوساختارها هستند. نانوپیلارها نانوساختارهای ستونی با قطر تقریباً ۱۰ نانومتر هستند.

این کار تحقیقاتی محققان سال‌ها پیش و قبل از آنکه دریابند بال این حشرات از ساختارهای نانوپیلار تشکیل شده است و می‌تواند به صورت مکانیکی باکتری‌ها را از بین ببرد، آغاز شده بود. این قابلیت که آنها می‌توانند به صورت مکانیکی باکتری‌ها را از بین ببرند، "اثر زیست کش"(biocide effect) نام دارد.

زیست‌کش یک ماده شیمیایی یا میکروارگانیسم است که می‌تواند هرگونه میکروارگانیسم زیان‌آور را با استفاده از روش‌های شیمیایی یا بیولوژیکی از بین ببرد، خنثی کند و کنترل کند. زیست کش می‌تواند مصنوعی یا طبیعی باشد.

این خصوصیات مکانیکی باکتریایی که طی آن باکتری‌ها بلافاصله هنگام تماس با نانوپیلارها و بدون استفاده از مواد شیمیایی کشته می‌شوند سؤالات متعددی را در ذهن محققان ایجاد کرده است که آنها نیز با آزمایش‌ به آنها پاسخ داده‌اند تا دریابند کدامیک از آنها بیشترین اثر باکتری کش را دارد.

محققان این مطالعه با تغییر در ارتفاع ستون‌ها/ پیلارها و ثابت نگه داشتن ابعاد دیگر، ظرفیت باکتری کش در سطوح نانومتری را مورد بررسی قرار دادند. یافته‌های این مطالعه که در مجله "PNAS" منتشر شده است، نشان داده است که انعطاف پذیری این ستون‌ها با ظاهر آنها ارتباط نزدیکی دارد.

 "ولادیمیر باولین" گفت: حتی مواد جامد و سفت و سخت، اگر یکی از ابعاد بسیار طولانی‌تر از سایرین باشد، انعطاف پذیر می‌شوند.

محققان یک مدل فیزیکی ایجاد کرده‌اند که نشان می‌دهد وقتی باکتری‌ها با این ستون‌ها در تماس هستند حتی می‌توانند انرژی کشسانی را در یک مقیاس بسیار کوچک جمع آوری کنند. انرژی کشسانی یک انرژی پتانسیل مکانیکی است که در ماده یا یک سامانهٔ فیزیکی ذخیره می‌شود و برابر با کاری است که باید انجام شود تا در آن تغییر حجم یا شکل ایجاد کند.

با کمک این مدل اکنون می‌توان پاسخ الاستیک سازه‌های دیگر را محاسبه و خواص ضد باکتری آنها را بهینه سازی کرد. نیروهای تغییر شکل ستون ناشی از تماس باکتری‌ها به حدی زیاد است که حتی می‌توانند دیواره سلولی باکتری‌ها را بشکنند، بنابراین مکانیسم جدیدی برای کشتن آنها فراهم می‌شود. این نیروها با تنش‌های سطحی تحمیل شده بر روی سلول‌های باکتریایی مرتبط هستند. بنابراین، این مطالعه نشان می‌دهد که تغییر تدریجی در ارتفاع ستون‌های سطح نانومتری می‌تواند اثربخشی باکتری کش آنها را تعیین کند. این کشف ممکن است به ایجاد یک نوع کاملاً جدید از مواد ضد باکتری منجر شود که می‌توان از آن  در بسته‌بندی مواد غذایی تا فیلتر ماسکها استفاده کرد. بر خلاف فیلترهای سنتی که باکتری‌ها در آن باقی می‌مانند وغیرفعال نمی‌شوند، ماده الاستیک جدید در مقیاس نانو می‌تواند با اطمینان باکتری‌ها را در عرض چند دقیقه از بین ببرد و این بدان معناست که آنها نمی‌توانند سازوکار دفاعی را فعال کنند.

انتهای پیام

منبع: ایسنا

کلیدواژه: باکتری باکتری ها ضد باکتری ستون ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۲۸۲۴۲۸۴۸ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

پیش بینی آرتروز ۸ سال زودتر، با هوش مصنوعی و یک آزمایش خون

محققان دانشگاه دوک (Duke) آمریکا با یک آزمایش خون جدید و با کمک هوش مصنوعی توانستند تا هشت سال زودتر از تشخیص آسیب ساختاری توسط اشعه ایکس، تعیین کنند که آیا فرد به آرتروز زانو مبتلا می‌شود یا خیر. محققان دقت این آزمایش را حدود ۷۷ درصد محاسبه کردند که نسبت به روش‌های دیگر، رقم خوبی محسوب می‌شود.

به گزارش دیجیاتو،  محققان می‌گویند با آزمایش خون می‌توان آرتروز زانو را در افرادی که هنوز علائمی در آن‌ها ایجاد نشده است و تا هشت سال قبل از اینکه اشعه ایکس قادر به تشخیص تغییرات در استخوان‌های آن‌ها باشد، شناسایی کرد. در این پژوهش، محققان خون ۲۰۰ فرد را که در اولین نمونه‌گیری از خونشان هیچ علامتی از آرتروز نداشتند، تجزیه‌وتحلیل کردند.

تشخیص زودهنگام آرتروز با استفاده از آزمایش خون

استئوآرتریت (Osteoarthritis) یا آرتروز شایع‌ترین شکل آرتریت است و بیش از ۳۲.۵ میلیون بزرگسال در ایالات‌متحده به آن مبتلا هستند. این بیماری در ابتدا به‌عنوان یک بیماری «ساییدگی» شناخته می‌شد؛ زیرا زمانی رخ می‌دهد که غضروف داخل یک مفصل (معمولاً در دست‌ها و زانوها) از بین می‌رود. این امر باعث می‌شود استخوان زیرین در طول زمان تغییر کند و منجر به درد، سفتی و تورم شود.

بااین‌حال، اکنون شواهد نشان می‌دهد که نوعی التهاب می‌تواند محرک اصلی آسیب مفصلی در آرتروز باشد. این بدان معناست که نوعی «بیومارکر» (زیست‌نشانگر) یا علامت قابل اندازه‌گیری در بدن وجود دارد که می‌تواند نشان دهد که این بیماری مدت‌ها قبل از اینکه آسیب ساختاری قابل تشخیص باشد، شروع می‌شود.

محققان در این پژوهش از مجموعه خون ۲۰۰ فرد استفاده کردند؛ این افراد درواقع از سال ۱۹۸۹ به‌صورت سالانه از نظر استئوآرتریت مورد ارزیابی قرار می‌گرفتند. حدوداً ده سال بعد، نیمی از این افراد به آرتروز مبتلا شدند. به همین دلیل می‌توان بیومارکر‌های این افراد را طی سال‌های مختلف سنجید.

محققان با استفاده از هوش مصنوعی، شش پروتئین را در نمونه‌های خون افراد شناسایی کردند که نشان می‌دهد فرد به استئوآرتریت مبتلا می‌شود یا خیر. این پروتئین‌ها هشت یا چهار سال قبل از تشخیص با پرتو ایکس، در خون آن‌ها مشاهده شده بود.

با تشخیص این پروتئین‌ها، می‌توان با دقت ۷۷ درصد تشخیص داد که آیا فرد در آینده به آرتروز مبتلا می‌شود یا خیر. این روش در مقایسه با دقت حدود ۵۰ درصدی روش‌های مبتنی بر وزن و سن و همچنین دقت ۵۷ درصدی روش‌های مبتنی بر درد زانو، رقم خوبی محسوب می‌شود.