يمكن تعقيم المنتجات الطبية ومواد التعبئة والتغليف والمواد الغذائية بشكل آمن وفعال باستخدام أشعة الإلكترون. ويخطط الباحثون في المستقبل لاستخدام الإلكترونات المتسارعة لتدمير البكتيريا من الأنسجة المزروعة وكذلك لتغيير خصائص المواد العضوية.
[ترجمة د.نحماني موشيه]
يمكن تعقيم المنتجات الطبية ومواد التعبئة والتغليف والمواد الغذائية بشكل آمن وفعال باستخدام أشعة الإلكترون. ويخطط الباحثون في المستقبل لاستخدام الإلكترونات المتسارعة لتدمير البكتيريا من الأنسجة المزروعة وكذلك لتغيير خصائص المواد العضوية.
من الضروري أن تكون الأنابيب الطبية والمحاقن التي تستخدم لمرة واحدة ومعدات غسيل الكلى وكذلك مواد تعبئة الأدوية خالية تمامًا من البكتيريا. من الإجراءات المعروفة لتدمير البكتيريا والفيروسات والفطريات والجراثيم وما إلى ذلك هو التعقيم باستخدام حزم الإلكترون. في هذه الطريقة، تخترق الإلكترونات المتسارعة وعالية الطاقة المادة. وتمكن باحثون من جامعة دريسدن من استخدام هذه الطريقة لإزالة الكائنات الضارة من البذور؛ تستمر هذه الطريقة لبضعة أجزاء من الثانية وتتسبب في حدوث ضرر مميت للحمض النووي لتلك الآفات، مما يؤدي إلى منع قدرتها على التكاثر. الآن، يحول الباحثون تركيزهم إلى مجالات جديدة للتطبيق: فهم يختبرون جدوى تقنية استخدام شعاع الإلكترون غير الحراري من أجل تعقيم الأنسجة العضوية وتعديلها، وهي طريقة يمكن أن تؤدي إلى ظهور أنسجة جديدة تمامًا. خيارات العلاج الطبي.
"في ظل ظروف الضغط الجوي ودرجات الحرارة أقل من أربعين درجة مئوية، نقوم بمعالجة عينات الأنسجة باستخدام الإلكترونات المتسارعة إلى النقطة التي تخترق فيها المادة. وتعرف هذه الطريقة بعملية شعاع الإلكترون منخفض الطاقة"، يوضح الباحث الرئيسي. توفر الطريقة غير المدمرة مزايا واضحة - حيث يمكن تعديل عمق الاختراق بحيث يتم تعقيم السطح الخارجي فقط، ولا تسخن الأنسجة نفسها وتبقى الخلايا الموجودة بالداخل سليمة. تسمح هذه الطريقة فعليًا بالتحكم في عمق الاختراق وكثافة الشعاع.
وبمساعدة الإلكترونات المتسارعة، يتمكن الباحثون من تغيير خصائص المواد وإحداث تغييرات في الأنسجة. وكجزء من بحثهم، اختار العلماء غلاف قلب الخنازير كأساس لنموذجهم البيولوجي. غالبًا ما يستخدم هذا الجزء في الأطراف الاصطناعية لصمام القلب البيولوجي، لكن الغرسات من هذا النوع تبقى لمدة 15 عامًا فقط. والسبب في ذلك يكمن في حقيقة أنه من أجل ربط الأنسجة، يتم استخدام مادة كيميائية تؤدي على مر السنين إلى تكلس الغرسة العضوية. يوضح الباحث الرئيسي: "إن الإلكترونات المتسارعة رائعة من وجهة النظر هذه لأنها بديل جيد بفضل قدرتها على كسر الروابط الكيميائية وحتى إنشاء روابط متقاطعة بين أجزاء من الجزيئات المختلفة، مثل أجزاء الأنسجة". في تجاربهم، تمكن الباحثون بالفعل من إظهار كيفية ربط جزيئات الكولاجين، أي ربط سلاسل البروتين. ومن أجل التحقق من تطور الخلايا بعد التعقيم بمساعدة شعاع الإلكترون، قام الباحثون بزراعة خلايا على عينات مختلفة. ولم ينمو سوى عدد قليل من الخلايا على الأنسجة المعالجة بالمادة الكيميائية المعتادة. ومع ذلك، بالإضافة إلى الثقافة التي تم تعديلها بمساعدة شعاع الإلكترون، نمت كمية أكبر بكثير من الخلايا ونجحت في التكاثر.
أجرى الباحثون أيضًا تجارب ناجحة على ترقيع الأوعية الدموية باستخدام أنسجة الشريان الأورطي المشتقة من BAH. "إن استخدام الغرسات الاصطناعية المصنوعة من البوليمرات المصممة لاستبدال الأوعية الدموية التالفة هو إجراء لا مفر منه في علاج المرضى الذين يعانون من مشاكل في الأوعية الدموية. ونظرًا لخطر الإصابة بالتخثر، يقتصر القطر على ستة ملليمترات فقط. "بالنسبة للأوعية الدموية ذات القطر الأصغر، فإن الخيار الوحيد هو استخدام الغرسات العضوية"، يوضح الباحث الرئيسي. ينطوي تعقيمها على صعوبات - حيث يجب ألا تتضرر الخلايا العضلية والخلايا البطانية الموجودة في الطبقات الداخلية للأوعية الدموية. وبما أن الباحثين قادرون على تحديد عمق الاختراق الأمثل للإلكترونات في جدران الأوعية الدموية وتعقيم الطبقة الخارجية من الشريان الأورطي فقط، فإن الخلايا لا تتضرر. وكان عمق الاختراق الذي حدده الباحثون كجزء من التجارب 23 ميكرومتر، وهو العمق الذي تقع فيه الطبقة الضامة الخارجية للأنسجة. "عند شدة إشعاع تبلغ 22 كيلو جراي، لا تتأثر وظيفة الأوعية الدموية. وفي الوقت نفسه، يتم تدمير البكتيريا الموجودة في العينة في غضون ثوانٍ قليلة". تسمح الطاقة المنخفضة لشعاع الإلكترون بتصميم مدمج لجهاز الفحص. هذه الخاصية، إلى جانب سرعة المعالجة العالية، تجعل الطريقة مثالية لبنوك الأنسجة أو غرف العمليات. وفي الخطوة التالية، يخطط الباحثون لتحسين العملية وإنشاء جهاز تعقيم تجاري.
