نابودی باکتری‌های کورکننده به دست نانوربات‌ها

 دانشمندان سال‌ها در جستجوی راهی برای فرار از بحران مقاومت آنتی‌بیوتیکی بدون استفاده از دارو‌های شیمیایی بودند، تا این که کشف عجیب بال‌های سیکادا رازی را فاش کرد، رازی که می‌تواند برای حل این مشکل به کار رود. یک ساختار میکروسکوپیِ ساده، الهام‌بخش ساخت ربات‌های نانویی شد که مانند ویروس به شکار باکتری‌ها می‌روند. این فناوری احتمالا بتواند بینایی میلیون‌ها انسان را از خطر کوری نجات دهد.

محققان چینی با الهام از بال‌های سیکادا، نانو ربات‌هایی ساخته‌اند که به صورت هدفمند، باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک در عفونت‌های چشمی را شناسایی و نابود می‌کنند. نتایج این فناوری که در مجله Advanced Materials منتشر شده، در آزمایش‌های اولیه روی موش‌ها تا ۹۹ درصد باکتری‌های خطرناک را از بین برده و امیدی تازه برای درمان عفونت‌های کورکننده مانند «اندوفتالمیت» ایجاد کرده است.

سالانه میلیون‌ها نفر به دلیل عفونت‌های چشمی مقاوم به دارو، بینایی خود را از دست می‌دهند. عفونت «اندوفتالمیت» که بافت شبکیه را در روز‌های اول نابود می‌کند، نیازمند درمان فوری است.

در سال ۲۰۱۲، دانشمندان کشف کردند که ساختار میخ‌مانند بال سیکادا (حشره زنجره) می‌تواند باکتری‌ها را از طریق فشار مکانیکی بدون این که نیاز به مواد شیمیایی باشد، بکشد. اما تبدیل این ایده به درمان بالینی به دلیل ناتوانی نانومواد در نفوذ به بیوفیلم‌های باکتریایی با شکست مواجه شد.

سیکادا (Cicada) یا زنجره یا جیرجیرک دشتی، گونه‌ای حشره از راستهٔ نیم‌بالان است که چشمانی ریز و با فاصله از هم بر روی سر و بال‌های شفاف ترانما با رگ‌بندی زیاد دارد.

تیم دانشگاه شاندونگ فرست مدیکال چین، ربات‌های نانومتری VMSNT را طراحی کردند که ترکیبی از میخ‌های کشنده باکتری و قابلیت حرکت خودکار هستند.

در این فناوری هسته سیلیکایی خاردار (قطر ۲۰۰ نانومتر) با طلا پوشش داده می‌شود. پوشش طلا، نور مادون قرمز را به حرکت جهت‌دار تبدیل می‌کند. سطح این ربات‌ها با مولکول‌هایی پوشیده شده که فقط به دیواره باکتری‌ها می‌چسبند. نور مادون قرمز (بی‌خطر برای بافت چشم) به ربات‌ها انرژی مورد نیاز آنها را می‌دهد. گرادیان دمایی ایجاد شده، ربات‌ها را به سمت باکتری‌ها هدایت می‌کند. خار‌های نانومتری، غشای باکتری‌ها را سوراخ و محتویات سلولی را تخریب می‌کنند.

برای بررسی عملکرد این فناوری، محققان آن را روی باکتری‌های مختلفی آزمایش کردند. در محیط کشت، نابودی بیش از ۹۹ درصد باکتری‌های استافیلوکوکوس اورئوس و سودوموناس آئروژینوزا (عوامل اصلی عفونت چشمی) به‌دست آمد.

پس از موفقیت روی محیط کشت، آنها به سراغ موش‌های آزمایشگاهی رفتند. در موش‌های آلوده، کاهش چشمگیر باکتری‌ها و التهاب مشاهده و بهبود تقریباً کامل ساختار و عملکرد بافت چشم توسط محققان گزارش شد. سمیت پایین از جمله مزیت‌های این فناوری است، غلظت مورد نیاز برای نابودی باکتری‌ها، برای سلول‌های انسانی کم‌خطر است.

تحلیل‌های میکروسکوپی نشان داد که حرکت خودکار ربات‌ها موجب شکسته شدن زیست‌فیلم محافظ باکتری‌ها می‌شود. این حرکت، فشار موضعی کافی برای پاره کردن غشای باکتری‌ها ایجاد می‌کند.

چالش‌های پیشِ رو در این فناوری متعدد است. محیط پیچیده عفونت‌های انسانی (پروتئین‌ها و مولکول‌های مزاحم) ممکن است عملکرد ربات‌ها را مختل کند. بنابراین، نیاز به مطالعات ایمنی گسترده‌تر روی حیوانات بزرگتر است.

این فناوری نه‌تنها انقلابی در درمان عفونت‌های چشمی ایجاد می‌کند، بلکه پایه توسعه روش‌های غیرآنتی‌بیوتیکی برای مقابله با باکتری‌های مقاوم در سراسر بدن خواهد بود.

منبع: ستاد ویژه توسعه فناوری نانو