هلام ذكي يستجيب للإنزيمات البكتيرية ويطلق المضاد الحيوي عند الحاجة
أظهرت دراسة جديدة أن هلامًا هيدروجيلياً ذكياً محمّلاً بمضاد حيوي يمكن وضعه مباشرة على الجرح تحت الضمادة، وهو يظل محبوسًا حتى وجود الإنزيمات التي تفرزها البكتيريا الضارة، وعند اكتشاف الإنزيم يبدأ بالتحلل وإطلاق المضاد الحيوي المحتجز بداخله.
يتميز الهيدروجيل بحساسيته الإنزيمية لبيتا-لاكتاماز التي تنتجها أنواع عدة من البكتيريا المسببة للعدوى، فتتحلل بنيته ويطلق الدواء حين تكون البكتيريا الضارة موجودة.
وفي غياب وجود هذه البكتيريا الضارة لا يتحلل الهلام وتبقى المضادات الحيوية محفوظة بداخله دون إطلاق.
أكدت الدكتورة أنيتا شوكلا، أستاذة الهندسة في جامعة براون والتي أشرفت على التطوير، أن مقاومة المضادات الحيوية تمثل مشكلة عالمية وتستلزم أساليب أكثر فاعلية لاستخدام المضاد الحيوي، وأشارت إلى أنهم طوروا مادة تطلق المضاد الحيوي فقط عند وجود بكتيريا ضارة، ما يقلل التعرض غير الضروري للمضادات الحيوية مع الحفاظ على فعاليتها عند الحاجة.
في هذه الدراسة اختبر الباحثون الهلام واكتشفوا أنه انتقائي للغاية تجاه الإنزيم بيتا-لاكتاماز الذي تنتجه البكتيريا الشائعة المسببة لعدوى الجروح، وأنه قد يعزز إزالة العدوى وتئام الجروح مقارنةً بضمادات هيدروجيل تقليدية في البيئات السريرية.
الهيدروجيلات هي أنظمة تشبه الجيلي تتكون غالباً من الماء وجزيئات بوليمر طويلة ترتبط ببعضها بروابط متشابكة تحافظ على تماسك المادة، واستخدم الباحثون رابطًا متقاطعًا يتحلل عند ملامسته لإ enzymes بيتا-لاكتاماز، وهو ما يسمح بتفكيك الهيكل وإطلاق المضاد الحيوي.
في اختبارات مخبرية أكد الباحثون أن التحلل يحدث فقط عند وجود بكتيريا منتجة لبيتا-لاكتاماز، أما في وجود بكتيريا غير ضارة فتبقى المادة سليمة ولا تؤدي إلى إطلاق المضاد الحيوي حتى مع التعرض الطويل للضمادة.
وأكد الباحثون أهمية خصوصية هذه الإنزيمات، فوجودها يضمن إطلاق المضاد الحيوي فقط في وجود البكتيريا الضارة، ما يقلل من تعرض الميكروبات الطبيعية الموجودة على الجلد للمضاد الحيوي.
أظهرت الدراسة أيضًا أن المادة تظل محمّلة بالمضاد الحيوي حتى بداية التحلل، وتتمتع بقدر عالي من الثبات وعدم تسرب الدواء خلال فترة الاستخدام.
قالت شوكلا إن التركيبة مستقرة للغاية وتحتجز الدواء داخلها حتى تتوفر كميات كافية من إنزيم بيتا-لاكتاماز الذي قد يتسبب في تحلل الهيدروجيل.
أظهرت سلسلة تجارب على فئران أنها أظهرت قدرة واحدة من الهلام على القضاء تمامًا على العدوى البكتيرية في الجروح السطحية، وتفوقت هذه المادة الذكية على الضمادات المضادة للميكروبات الشائعة الاستخدام في القضاء على البكتيريا وتوفير التئام أسرع للجروح.
تشير النتائج إلى نهج واعد لمكافحة التهابات الجروح مع تقليل الاعتماد على المضادات الحيوية، خصوصًا أن مقاومة المضادات الحيوية تشكل تحديًا عالميًا وتُقدر تقارير شائعة أن أعداد الوفيات قد ترتفع إذا لم تُتخذ خطوات ملموسة خلال العقود القادمة.
ختامًا، توصل البحث إلى أن هذه الهياكل الذكية المستجيبة للإنزيمات البكتيرية لديها القدرة على القضاء المستهدف على العدوى عند الحاجة مع تقليل التعرض غير الضروري للمضادات الحيوية، وهو ما يسهم في تقليل مخاطر تطوير المقاومة الحيوية. حصل فريق العمل على براءة اختراع لهذه الهيدروجيلات الذكية ويواصل تطويرها تمهيدًا لتسويقها تجاريًا في المستقبل.
