هیدروژل هوشمندی که می‌تواند باکتری‌های بیماری‌زا را از بین ببرد

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از نیو اطلس، دانشمندان "دانشگاه براون" (Brown University)، هیدروژل جدیدی را ابداع کرده‌اند که می‌تواند داروها را تنها زمانی منتشر کند که باکتری‌های بیماری‌زا را تشخیص دهد. هنگامی که این هیدروژل به صورت یک بانداژ استفاده شد، توانست دارو را زمانی منتشر کند که عفونت آغاز شده بود.

استفاده بیش از حد آنتی‌بیوتیک‌ها، یکی از عوامل مهم بروز مقاومت دارویی در باکتری‌ها است. ارائه مقدار مناسبی از آنتی‌بیوتیک‌ها در زمان مناسب می‌تواند به کاهش سرعت مقاومت دارویی کمک کند اما قضاوت در مورد این موضوع دشوار است. به همین دلیل، دانشمندان دانشگاه براون، ماده هوشمندی ساختند که تنها زمانی که باکتری را شناسایی کند، به انتشار محموله دارویی خود می‌پردازد.

این هیدروژل، شبکه‌ای از پلیمرها را شامل می‌شود که می‌توانند محموله‌ای از نانوذراتی مانند آنتی‌بیوتیک‌ها را در خود نگه دارند. این ماده به گونه‌ای طراحی شد که پلیمرها هنگام مواجهه با آنزیم‌هایی به نام "بتالاکتاماز" (beta-lactamase) تجزیه شوند که بسیاری از باکتری‌های بیماری‌زا آن را تولید می‌کنند. این امر به انتشار نانوذرات منجر می‌شود.

"آنیتا شوکلا" (Anita Shukla)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: جالب اینجاست که بتالاکتامازها در واقع عامل اصلی مقاومت آنتی‌بیوتیکی هستند زیرا آنتی‌بیوتیک‌های "بتالاکتام" (beta-lactam) را که برخی از رایج‌ترین آنتی‌بیوتیک‌های تجویزشده هستند، از بین می‌برند. ما از این مکانیسم دفاعی باکتریایی الهام گرفته‌ایم و از آن در برابر باکتری‌ها استفاده کرده‌ایم.

دانشمندان این روش را در ظروف آزمایشگاهی و روی نمونه‌هایی از پوست خوک، با استفاده از نانوذرات فلورسنت آزمایش کردند که می‌توان آنها را هنگام منتشر شدن، به وضوح ردیابی کرد. هیدروژل‌ها، محموله‌های خود را در واکنش به باکتری‌هایی آزاد کردند که بتالاکتاماز تولید می کنند؛ در حالی که سایر آنزیم‌های باکتریایی نتوانستند ساختار را تخریب کنند. نتایج آزمایش نشان می‌دهند که این روش را می‌توان برای مقابله با باکتری‌های خاصی به کار گرفت.

شوکلا ادامه داد: ما با تحریک باکتری، یک سیستم دارورسانی هوشمند ابداع کرده‌ایم. ما باور داریم فناوری‌هایی که مقدار داروی مورد نیاز برای درمان مؤثر را کاهش می‌دهند، می‌توانند هم عوارض جانبی و هم پتانسیل مقاومت باکتری را کم کنند.

هیدروژل‌های کنترل‌شده مشابهی نیز پیشتر به عنوان راهی برای مقابله با سرطان آزمایش شده‌اند که در واکنش به اسیدی شدن و دمای ریزمحیط تومور، داروهای ضد سرطان را منتشر می‌کنند. گروه پژوهشی دانشگاه براون باور دارند که هیدروژل جدید آنها می‌تواند در قالب یک پانسمان زخم مورد استفاده قرار بگیرد که در زمان آغاز عفونت، آنتی‌بیوتیک‌ها را بلافاصله و به طور موثر منتشر می کند.

این پژوهش، در مجله "ACS Applied Materials and Interfaces" به چاپ رسید.