طوّر باحثون من جامعة طوكيو متروبوليتان أسطحا مبتكرة مصنوعة من الألومينا المسامية الأنودية (APA)، تتمتع بقدرات مذهلة على قتل البكتيريا مع الحفاظ على دعم نمو الخلايا المزروعة، تم تصنيع هذه الأسطح باستخدام عمليات كهروكيميائية في حمض الكبريتيك المركز، مما يمنحها خصائص استثنائية مضادة للبكتيريا دون الحاجة إلى استخدام المضادات الحيوية.
أهمية الأسطح المضادة للبكتيريا
تُعتبر الأسطح المضادة للبكتيريا ضرورية للصحة العامة والتطبيقات اليومية، ومع ذلك تعتمد الطرق التقليدية غالبا على المضادات الحيوية أو المواد الكيميائية القاسية، مما يسبب أضرارا بيئية وصحية، ويُساهم في ظهور بكتيريا مقاومة للأدوية.
الإلهام من الطبيعة
في العقد الماضي، أظهرت دراسات أن الهياكل النانوية الطبيعية على أجنحة حشرات مثل السيكادا واليعسوب تُقاوم التلوث البكتيري عن طريق إتلاف أغشية خلايا البكتيريا. هذا الاكتشاف ألهم العلماء للبحث عن طرق مبتكرة ورخيصة لتصنيع أسطح اصطناعية تحاكي هذه الخصائص.
الاختراق العلمي في تطوير الأسطح الصديقة للخلايا
يقوم فريق بقيادة الأستاذ تاكاشي ياناغيشيطا بتطوير أسطح APA باستخدام عملية كهروكيميائية محددة، يتم غمر أسطح الألمنيوم المصقولة في محلول كهروكيميائي، مما يؤدي إلى تكوين أعمدة مسامية مرتبة بدقة من أكسيد الألمنيوم. تُعتبر هذه الأعمدة النانوية فعالة جدا في قتل البكتيريا بفضل تصميمها المميز الذي يُلحق أضرارا قاتلة بخلايا البكتيريا.
خصائص مميزة ومتفوقة
أظهرت التجارب أن الأسطح المنتجة في حمض الكبريتيك المركز تتمتع بخصائص مضادة للبكتيريا تفوق الأسطح الموجودة حاليا، والأهم من ذلك، أن هذه الأسطح غير ضارة بالخلايا الحية المزروعة عليها، مما يُجنب الحاجة إلى إضافة المضادات الحيوية إلى أوساط الزرع.
تفادي مشاكل المقاومة
تُعد إضافة المضادات الحيوية إلى الزرع الخلوي إجراءً شائعا لتجنب التلوث البكتيري، ولكنه يُساهم في ظهور سلالات بكتيرية مقاومة، باستخدام أسطح APA، يمكن إجراء الزراعة الخلوية بأمان ودون الحاجة إلى مضادات حيوية، مما يُقلل من مخاطر التلوث والمقاومة.
تحسين بيئات زراعة الخلايا
تلعب الزراعة الخلوية دورا حيويا في الطب التجديدي، حيث يتم زراعة الخلايا في المختبر لعلاج تلف الأنسجة والأعضاء. ومع ذلك، تُشكل التلوثات البكتيرية خطرا كبيرا على المرضى الذين يحتاجون إلى هذه الخلايا، مما يستلزم وجود بيئات معقمة باهظة التكلفة.
فرص جديدة لتوسيع النطاق
تُمثل الأسطح الجديدة حلاً واعدا لتقليل الاعتماد على المضادات الحيوية وإنشاء بيئات زراعة أكثر أمانا وبتكلفة أقل، هذا يُمكن أن يفتح آفاقا جديدة لزيادة نطاق علاج المرضى وإجراء التجارب العلمية في ظل ظروف أقل تعقيدا.
تمثل تقنية الألومينا المسامية الأنودية قفزة نوعية في مكافحة البكتيريا وتعزيز نمو الخلايا، بفضل خصائصها المميزة، تُعد هذه التقنية أداة حاسمة للطب التجديدي، مما يُسهم في تطوير علاجات آمنة وفعالة وخالية من المضادات الحيوية.