به گزارش نیوزتل، پژوهشگران دانشکده مهندسی شیمی ˮدانشگاه روویرا آی ویرجیلیˮ(Universitat Rovira i Virgili) اسپانیا با همکاری دیگر پژوهشگران در مطالعه اخیرشان موفق به توسعه مکانیسم جدیدی شده اند که کارایی سطوح ضد باکتریایی را زیاد می کند.
به گزارش نیوزتل به نقل از ایسنا و به نقل از فیز، مقاومت در مقابل آنتی بیوتیک ها به یک مشکل جدی بهداشتی تبدیل گشته است. عفونت های بیمارستانی، پروتزها یا ایمپلنت های جراحی که آلوده می شوند و به هیچ درمانی هم پاسخ نمی دهند به یک چالش واقعی برای جامعه پزشکی تبدیل گشته اند و پزشکان سالها است به دنبال جایگزینی برای از بین بردن موثر این باکتری ها 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، شروع کردند. بعنوان مثال بال های آسیابک ها از ساختارهای پیچیده ای از اشکال هندسی نانومتری تشکیل شده اند که در کشتن باکتری ها بسیار کارآمد هستند. آسیابک ها حشراتی با ظاهری تقریباً مشابه با سنجاقک هستند. این حشرات هم شکارچی هستند و معمولاً در نزدیکی و روی آب استخرها، جویبارها، با پروازهای بلند و سریع خود قابل تشخیص هستند.
در کوشش برای درک این اشکال و تکثیر آنها بعنوان 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 مورد محسوب می شوند چون که می توانند انرژی کافی در خود نگه داشته و با منتشر کردن آن انرژی باکتری ها 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 سال ها پیش و پیش از آنکه دریابند بال این حشرات از ساختارهای نانوپیلار تشکیل شده است و می تواند به صورت مکانیکی باکتری ها را از بین ببرد، شروع شده بود. این توانایی که آنها می توانند به صورت مکانیکی باکتری ها را از بین ببرند، “اثر زیست کش”(biocide effect) نام دارد.
زیست کش یک ماده شیمیایی یا میکروارگانیسم است که می تواند هرگونه میکروارگانیسم زیان آور را با استفاده از روش های شیمیایی یا بیولوژیکی از بین ببرد، خنثی کند و کنترل کند. زیست کش می تواند مصنوعی یا طبیعی باشد.
این خصوصیات مکانیکی باکتریایی که طی آن باکتری ها بلافاصله هنگام تماس با نانوپیلارها و بدون استفاده از مواد شیمیایی کشته می شوند سؤالات گوناگونی را در ذهن محققان بوجود آورده است که آنها هم با آزمایش به آنها پاسخ داده اند تا دریابند کدامیک از آنها بیشترین اثر باکتری کش را دارد.
محققان این مطالعه با تغییر در ارتفاع ستون ها/ پیلارها و ثابت نگه داشتن ابعاد دیگر، ظرفیت باکتری کش در سطوح نانومتری را مورد بررسی قرار دادند. یافته های این مطالعه که در مجله “PNAS” انتشار یافته است، نشان داده است که انعطاف پذیری این ستون ها با ظاهر آنها ارتباط نزدیکی دارد.
“ولادیمیر باولین” اظهار داشت: حتی مواد جامد و سفت و سخت، اگر یکی از ابعاد بسیار طولانی تر از سایرین باشد، انعطاف پذیر می شوند.
محققان یک مدل فیزیکی بوجود آورده اند که نشان داده است وقتی باکتری ها با این ستون ها در تماس هستند حتی می توانند 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 می شود و برابر با کاری است که باید صورت گیرد تا در آن تغییر حجم یا شکل ایجاد کند.
با کمک این مدل حالا می توان پاسخ الاستیک سازه های دیگر را محاسبه و خواص ضد باکتری آنها را بهینه سازی کرد. نیروهای تغییر شکل ستون ناشی از تماس باکتری ها به حدی زیاد است که حتی می توانند دیواره سلولی باکتری ها را بشکنند، ازاین رو مکانیسم جدیدی برای کشتن آنها فراهم می شود. این نیروها با تنش های سطحی تحمیل شده بر روی سلول های باکتریایی مرتبط هستند. بنابراین، این مطالعه نشان داده است که تغییر تدریجی در ارتفاع ستون های سطح نانومتری می تواند اثربخشی باکتری کش آنها را تعیین کند. این کشف امکان دارد به ایجاد یک نوع کاملاً جدید از مواد ضد باکتری منجر شود که می توان از آن در بسته بندی مواد غذایی تا فیلتر ماسکها استفاده نمود. بر خلاف فیلترهای سنتی که باکتری ها در آن باقی می مانند وغیرفعال نمی شوند، ماده الاستیک جدید در مقیاس نانو می تواند با اطمینان باکتری ها را در عرض چند دقیقه از بین ببرد و این بدان معناست که آنها نمی توانند سازوکار دفاعی را فعال کنند.