تطور جديد من شركة IBM والمعهد الأمريكي للهندسة الحيوية وتكنولوجيا النانو: جل مضاد للبكتيريا لعلاج البكتيريا المقاومة للأدوية

يستمر برنامج أبحاث IBM في مجال البوليمرات لطب النانو لمدة أربع سنوات، استنادًا إلى تقليد يمتد لعقود من الزمن في تطوير المواد في مجال الإلكترونيات الدقيقة.

قام العلماء في شركة IBM والمعهد الأمريكي للهندسة الحيوية وتكنولوجيا النانو بتطوير هلام مضاد للبكتيريا ذو أساس مائي قادر على اختراق الأسطح البكتيرية والأنسجة المصابة والقضاء تمامًا على البكتيريا المقاومة للأدوية، من خلال مجرد الاتصال بهذه البكتيريا. ويتم نشر نتائج الدراسة هذا الشهر في المجلة العلمية Angewandte Chemie

ويعد الجل الاصطناعي، الذي تم إنشاؤه بعملية عفوية عن طريق تسخين مذيب سائل إلى درجة حرارة الجسم البشري، أول علاج من نوعه قابل للتحلل في عملية بيولوجية ومتوافق مع بنية الجسم والعمليات البيولوجية، باستخدام مادة غير قابلة للتحلل. -مادة سامة. كل هذا يجعلها أداة مثالية لمكافحة المخاطر الصحية الخطيرة التي تهدد العاملين في المستشفيات والزوار والمرضى.

يتم تطهير الأسطح المنزلية باستخدام مواد مثل الكحول والمبيضات. ومع ذلك، فإن الانتقال من هذه الأسطح إلى علاج البكتيريا المقاومة للأدوية التي تسبب التهابات الجلد أو الأمراض المعدية يمثل تحديًا أكثر تعقيدًا: المضادات الحيوية التقليدية أصبحت أقل فعالية بسبب تطور البكتيريا المقاومة، في حين أن المواد المستخدمة في التنظيف المنزلي ليست مناسبة للاستخدام على سطح الجسم.

قام العلماء في شركة IBM بتطوير هلام مضاد للبكتيريا يمكن تطبيقه وسهل الاستخدام - ويتكون من 90% من الماء، ممزوجًا بمواد بوليمرية ذات بنية فريدة. إذا وصل هذا التطور إلى مرحلة الاستخدام الطبي التجاري، فسيكون مناسبًا بشكل خاص للمراهم وعلاجات الحقن لشفاء الجروح، وتغليف الغرسات والمصارف (القسطرة)، والتهابات الجلد وحتى الالتهابات الأكثر غزوًا. الأسطح الملوثة بالبكتيريا قادرة على التكاثر على أي نسيج أو سطح. توجد مثل هذه المجموعات من الخلايا المصابة في 80% من حالات العدوى، وهي نموذجية في مجموعة واسعة من مناطق الجسم، خاصة عند استخدام المعدات الطبية. وتشكل هذه الإصابات جزءًا كبيرًا من الإصابات في المستشفيات، والتي تعد أحد الأسباب الخمسة الأكثر شيوعًا للوفاة في الولايات المتحدة، والمسؤولة عن إنفاق 11 مليار دولار من ميزانيات الصحة الأمريكية.

على الرغم من التقدم في تقنيات التعقيم والتطهير، لا تزال حالات العدوى المرتبطة باستخدام المعدات الطبية موجودة وتؤثر على المرضى. ويرجع ذلك أيضًا إلى تطور البكتيريا المقاومة للأدوية. ووفقا لبيانات المركز الأميركي لمكافحة الأمراض، فإن تكلفة علاج المرضى الذين يعانون من البكتيريا المقاومة للأدوية تقدر بنحو 20 مليار دولار سنويا، وثمانية ملايين يوم إضافي في المستشفى.

ومن خلال التصميم الدقيق للبوليمرات، تمكن الباحثون في شركة IBM من تصميم جزيئات عملاقة، تتضمن كمية كبيرة من الذرات، والتي تجمع بين قابلية الذوبان في الماء، والشحنة الكهربائية الموجبة، وخصائص قابلية التحلل الحيوي. وعندما يتم خلط هذه الجزيئات مع الماء ويتم تسخين المحلول إلى درجة حرارة جسم الإنسان، تخضع البوليمرات لعملية تجميع ذاتي، وتتحول إلى مادة هلامية اصطناعية يسهل تطبيقها واستخدامها. تنتج هذه القدرة النادرة من التفاعلات الداخلية بين البوليمرات من خلال ما يعرف باسم "السحاب الجزيئي": مثل أسنان سحاب الملابس التي تتشابك مع بعضها البعض - تعرف البوليمرات كيفية تكوين رابطة تحول المحلول المائي إلى هلام سميك. وبما أن هذا الجل يحافظ على خصائص البوليمرات القابلة للذوبان، فإنها يمكن أن تبقى في مكانها تحت ظروف فسيولوجية مختلفة، وتستمر في نشاطها المضاد للبكتيريا.
يختلف النهج الذي يتبعه الباحثون في شركة IBM بشكل أساسي عن الأساليب الحالية لمكافحة البكتيريا المقاومة للأدوية.

تظهر التكنولوجيا الجديدة في عصر تواجه فيه المضادات الحيوية والأدوية السابقة صعوبة في التعامل مع البكتيريا المقاومة - وتقدم طريقة جديدة لمحاربة هذه البكتيريا: بينما يركز المضاد الحيوي على الآلية الداخلية للبكتيريا، يقضي الجل على البكتيريا عن طريق إتلاف الغشاء. ، الغشاء الخارجي الضروري لوجوده. عندما يتم تطبيق الجل الجديد على سطح مصاب، تجذب شحنته الكهربائية الموجبة جميع الأغشية البكتيرية المشحونة سالبًا، وتمتصها بنفس الطريقة التي يمتص بها الثقب الأسود الأجسام الضخمة.

يستمر برنامج أبحاث IBM في مجال البوليمرات لطب النانو لمدة أربع سنوات، استنادًا إلى تقليد يمتد لعقود من الزمن في تطوير المواد في مجال الإلكترونيات الدقيقة.

تفاصيل حول البحث والمواد الجديدة.