نانوپولک‌های گرافنی در ابزارهای پزشکی باکتری‌ها را کشته و از عفونت جلوگیری می‌کند

نانوپولک‌های گرافنی که در سطح پلاستیکی طبی ادغام شده‌اند می‌تواند از بروز عفونت‌ها جلوگیری کند و 99/99% از باکتری‌هایی را که می‌توانند به آن وصل شوند، از بین ببرد. یک راه حل ارزان و قابل استفاده برای مشکل که میلیون‌ها نفر را تحت تاثیر قرار می‌دهد، میادیر زیادی وقت و هزینه دارد و مقاومت آنتی‌بیوتیک‌ها را تسریع می‌کند. این نانوپولک‌ها روی سطح ایمپلنت از عفونت باکتریایی جلوگیری می‌کند اما مسئله مهم‌تر این است انجا آن بدون آسیب به سلامت سلول انسانی است. سلول‌های انسان حدود 25 بار بزرگتر از باکتری‌ها هستند بنابراین در حالی که نانوپولک‌های گرافنی، باکتری ها را از جدا کرده و می‌کشد، به بندرت به سلول انسانی خدشه وارد می‌کنند.

این گزارش نتایج مطالعات دانشگاه صنعتی چارمرز سوئد است که در مجله‌ی Small به چاپ رسید.

طبق اعلام مرکز پیشگیری و کنترل بیماری‌ها در اروپا (ECDC)، سالانه بیش از 4 میلیون نفر در اروپا در اثر عفونت‌هایی که در طی اقدامات پزشکی ایجاد می‌شود، تحت تاثیر قرار می‌گیرند. تعداد زیادی از آنها عفونت‌های باکتریایی هستند که از ابزارهای پزشکی و ایمپلنت‌ها داخل بدن انسان مانند کاتاترها، پروتز لگن و زانو و ایمپلنت دندان ایجاد می‌شوند. در موارد بدتر ایمپلنت‌ها باید خارج شوند.

چنین عفونت‌های باکتریایی می‌توانند منجر به مشکلات جدی برای بیماران شده و هزینه و زمان زیادی را صرف خدمات بهداشتی می‌کند. بعلاوه، اخیراً برای مقدار زیادی از آنتی‌بیوتیک‌ها جهت درمان و جلوگیری از چنین عفونت‌هایی مقدار زیادی هزینه صرف می‌شود و در نتیجه روند مقاومت آنتی‌بیوتیکی سرعت پیدا می‌کند.

سانتوش پاندیت[1]، محقق پست دکترا گروه تحقیقاتی پروفشور ایوان میجاکوویک[2] در بخش سیستم زیست شناسی دپارتمان زیست شناسی و بیوتکنولوژی  دانشگاه صنعتی چالمرز میگویند هدف از این تحقیقات توسعه‌ی سطوح ضدباکتریایی است که می‌تواند تعداد عفونت‌ها و نیاز به آنتی‌بیوتیک‌ها را کاهش داده و در مقابل، باکتری‌ها نمی‌توانند روند افزایش مقاومت داشته باشند. نشان داده شده است که سطوح متناسب از ترکیب پلی‌اتیلن و نانوپولک‌های گرافنی تشکیل شده است که می‌توانند 99/99 درصد باکتری‌ها را که می‌توانند به سطح بچسبند نابود کند.

عفونت‌ها روی ایمپلنت‌ها توسط باکتری‌ها ایجاد می‌شوند آنها در مایعات بدن مانند خون در بدن در جستجوی سطحی برای چسبیدن به آن گردش می‌کنند. وقتی که روی سطح مناسب فرود می‌آیند، شروع به تکثیر کرده و یک فیلم زیستی به منظور پوشش باکتریایی ایجاد می‌کنند.

مطالعات پیشین از محققان دانشگاه چارمز نشان داده که چطور پولک‌های عمودی گرافن که روی سطح یک ایمپلنت قرار داده شده می‌تواند یک پوشش محافظ تشکیل داده و چسبیدن به سطح را برای باکتری‌ها غیر ممکن کند . مانند میخ که در ساختمان‌ها که برای جلوگیری از لانه‌گزینی پراندگان طراحی شده است. پولک‌های گرافنی غشای سلولی را نابود کرده و باکتری را می‌کشد. ولی تولید پولک‌های گرافنی هزینه‌بر است و در حال حاضر برای تولید در مقیاس بالا امکان‌پذیر نیست.

رونالد کدر[3]، دانشیار دپارتمان علوم مواد و صنعت دانشگاه چارز می‌گوید اما اکنون ما به همان اثرات ضدباکتریایی برجسته دست یافته‌ایم، ولی از نانوپولک‌های گرافیتی  نسبتا ارزان در ترکیب با یک پلیمر متنوع استفاده شد. این پلیمر به طور ذاتی با نانو پولک‌های گرافیتی سازگار نیست، اما با تکنیک‌های ساخت پلاستیک استاندارد ما موفق به ساخت میکرئوساختارهایی از مواد با توانایی باگذاری بیشتر پرکننده‌ها به منظور دستیابی به نتیجه مطلوب مورد نظر شدیم و در حال حاضر برای بسیاری از کاربردهای زیست-پزشکی پتانسیل بالایی دارد.

نانوپولک‌ها روی سطوح ایمپلنت‌ها  از عفونت باکتریایی جلوگیری می‌کند اما موضوع مهم تر این است که این کار را بدون آسیب به سلول‌های انسانی می‌کند. سلول‌های انسان حدود 25 بار بزرگتر از باکتری‌ها هستند بنابراین در حالی که نانوپولک‌های گرافنی، باکتری ها را از جدا کرده و می‌کشد، به بندرت به سلول انسانی خدشه وارد می‌کنند.

سانتوش پاندیت: بعلاوه به منظور کاهش ابتلای بیماران و نیاز به آنتی‌بیوتیک‌ها، چنین ایمپلنت‌هایی بدلیل اینکه نسبت به گذشته بیشتر در بدن باقی می‌مانند، نیاز به چنین اقداماتی را کاهش می‌دهد. تحقیقات ما همچنین می‌تواند در کاهش هزینه‌های زیاد چنین عفونت‌هایی باعث ایجاد خدمات درمانی در سراسر جهان می‌شود.

در این تحقیق، محققان با غلظت‌های مختلف نانوپولک‌های گرافیت و پلاستیک آزمایش کردند. ترکیبی حدود 15-20% از نانوپولک گرافیتی، مشروط بر اینکه مورفولوژی آن بسیار ساختار یافته باشد، بهترین خواص ضد باکتریایی را داشت.

رونالد کدر: همانطور که گفته شد، فاکتور تعیین کننده، جهت‌گیری و توزیع درست نانوپولک‌های گرافیتی است. آنها باید به طور دقیق منظم باشند تا به بیشترین اثر برسند.

اطلاعات بیشتر:

Santosh Pandit et al, Precontrolled Alignment of Graphite Nanoplatelets in Polymeric Composites Prevents Bacterial Attachment, Small (2020).

[1] Santosh Pandit

[2] Ivan Mijakovic

[3] Roland Kádár

محصولات مرتبط

فهرست