Live τώρα    
20°C Αθήνα
ΑΘΗΝΑ
Ελαφρές νεφώσεις
20 °C
17.1°C20.7°C
2 BF 52%
ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ
Αίθριος καιρός
18 °C
16.5°C18.5°C
2 BF 68%
ΠΑΤΡΑ
Αίθριος καιρός
16 °C
14.8°C16.6°C
3 BF 70%
ΗΡΑΚΛΕΙΟ
Ελαφρές νεφώσεις
18 °C
15.4°C18.0°C
4 BF 52%
ΛΑΡΙΣΑ
Αίθριος καιρός
20 °C
19.9°C19.9°C
3 BF 40%
Σύνθετα υλικά καταπολεμούν πολυανθεκτικά βακτήρια: / Σύνθετα υλικά καταπολεμούν πολυανθεκτικά βακτήρια: Η νανοτεχνολογία στην υπηρεσία της Ιατρικής
  • Μείωση μεγέθους γραμματοσειράς
  • Αύξηση μεγέθους γραμματοσειράς
Εκτύπωση

Σύνθετα υλικά καταπολεμούν πολυανθεκτικά βακτήρια: / Σύνθετα υλικά καταπολεμούν πολυανθεκτικά βακτήρια: Η νανοτεχνολογία στην υπηρεσία της Ιατρικής

Η ανακάλυψη μιας επιφάνειας με σύνθετες μικροσκοπικές δομές που βάζει «στοπ» στην ανάπτυξη των μικροοργανισμών έρχεται να απαντήσει σε μία από τις σημαντικότερες προκλήσεις της επιστημονικής κοινότητας, που είναι η αντιμετώπιση των πολυανθεκτικών μικροβίων, τα οποία δεν καταπολεμώνται με τα διαθέσιμα αντιβιοτικά και αποτελούν σοβαρή απειλή για την υγεία.

Τα πολυανθεκτικά μικρόβια ευθύνονται για τις ενδονοσοκομειακές λοιμώξεις και συναντώνται σε διάφορες επιφάνειες μέσα στους νοσοκομειακούς χώρους. Εκτός από την ανακάλυψη νέων φαρμάκων και αντιβιοτικών, η σύνθεση νέων αντιμικροβιακών υλικών που θα καλύπτουν επιφάνειες υψηλού κινδύνου για ανάπτυξη μικροοργανισμών είναι ένας ερευνητικός τομέας που μπορεί να επιφέρει εντυπωσιακά αποτελέσματα. Ένα τέτοιο παράδειγμα αποτελεί η ανακάλυψη ερευνητικής ομάδας με επικεφαλής τους καθηγητές Leyla Soleymani και Tohid Didar από το Πανεπιστήμιο McMaster του Καναδά που δημοσιεύτηκε τον Δεκέμβριο στο περιοδικό «ACS Nano».

Βιοφίλμ: Το απόρθητο τείχος των βακτηρίων

Η αναζήτηση αντιμικροβιακών υλικών προϋποθέτει πρωτίστως την κατανόηση του μηχανισμού προσκόλλησης των μικροβίων στις διάφορες επιφάνειες και του συνεπακόλουθου πολλαπλασιασμού τους. Είναι γνωστό ότι τα βακτήρια αρχικά δεσμεύονται πάνω στην επιφάνεια με αναστρέψιμο τρόπο. Στη συνέχεια αρχίζουν να εκκρίνουν πρωτεΐνες που ενισχύουν τη σταθερή προσκόλληση και τη μόνιμη εγκατάσταση πάνω στις επιφάνειες. Καθώς αναπτύσσονται και πολλαπλασιάζονται, απελευθερώνουν στο περιβάλλον ουσίες, όπως πολυσακχαρίτες και διάφορες πρωτεΐνες, που σχηματίζουν ένα εξωκυττάριο υλικό που συγκρατεί τα κύτταρα μεταξύ τους. Η δομή αυτή, που περιλαμβάνει τα βακτήρια και τις εξωκυττάριες ουσίες, ονομάζεται βιοφίλμ και αποτελεί μια προστατευτική ασπίδα για τους μικροοργανισμούς και ταυτόχρονα ένα σημαντικό εμπόδιο για την καταπολέμησή τους.

Τα βακτήρια επωφελούνται ποικιλοτρόπως από τον σχηματισμό των βιοφίλμ. Το κυριότερο όφελος είναι ότι γίνονται απροσπέλαστα από αντιμικροβιακές ουσίες των οργανισμών μέσα στους οποίους παρασιτούν αλλά και από άλλους οργανισμούς που τρέφονται από αυτά, όπως τα πρωτόζωα. Τα βιοφίλμ επηρεάζουν τους ανθρώπους με πολλούς διαφορετικούς τρόπους διότι σχηματίζονται σε διάφορες επιφάνειες, από αντικείμενα καθημερινής χρήσης μέχρι ιατρικές συσκευές. Για παράδειγμα, ο σχηματισμός βιοφίλμ σε εμφυτεύματα ή καθετήρες μπορεί να είναι αιτία εμφάνισης χρόνιων λοιμώξεων. Σχηματισμός βιοφίλμ έχει παρατηρηθεί και στο ανθρώπινο σώμα, όπως στο δέρμα, στα δόντια και στο ουροποιητικό σύστημα.

Νέα υλικά ανοίγουν νέους δρόμους

Ένας κλασικός τρόπος αντιμετώπισης των παθογόνων βακτηρίων που μολύνουν διάφορες επιφάνειες στα νοσοκομεία είναι η χρήση απολυμαντικών ουσιών, έτσι ώστε να διατηρείται ο χώρος όσο πιο αποστειρωμένος γίνεται. Τα διαθέσιμα απολυμαντικά όμως εμφανίζουν μειωμένη αποτελεσματικότητα, η οποία περιορίζεται τοπικά και χρονικά, ενώ επιβαρύνουν σημαντικά το περιβάλλον. Για τον λόγο αυτό ορισμένες ερευνητικές ομάδες έχουν επικεντρωθεί στην ανάπτυξη υλικών, οργανικών ή ανόργανων, με αντιμικροβιακές ιδιότητες, τα οποία θα μπορούν να αντικαταστήσουν τα υπάρχοντα συμβατικά υλικά στους χώρους με αυξημένο κίνδυνο μόλυνσης από παθογόνους μικροοργανισμούς. Διάφορα υλικά έχουν προταθεί μέχρι στιγμής, τα οποία είτε απωθούν τους μικροοργανισμούς αποτρέποντας την προσκόλλησή τους στις επιφάνειες, είτε τους σκοτώνουν αφού είναι δεσμευμένες πάνω τους διάφορες τοξικές γι’ αυτούς ουσίες. Η αντικατάσταση όμως όλων των επίπλων και των συσκευών στις δομές του συστήματος Υγείας είναι ανέφικτη για πρακτικούς και οικονομικούς λόγους. Αντιθέτως, η προσθήκη των αντιμικροβιακών υλικών πάνω στις ήδη υπάρχουσες επιφάνειες είναι το πιο ρεαλιστικό σενάριο.

Η ερευνητική ομάδα των καθηγητών Leyla Soleymani και Tohid Didar, έχοντας εμπνευστεί από την υδρόφοβη επιφάνεια των φύλλων του λωτού, κατασκεύασε ένα εύκαμπτο πλαστικό περιτύλιγμα χρησιμοποιώντας μεθοδολογίες νανοτεχνολογίας και Χημείας. Έτσι προέκυψε μια δομή με αυλακώσεις η οποία είναι τροποποιημένη χημικά έτσι ώστε να απωθεί τα βακτήρια. Αρχικά κατασκευάστηκε ένα κάλυμμα από πολυστυρένιο, που είναι ένα ευρείας χρήσης συνθετικό πολυμερές. Στη συνέχεια το υλικό υπέστη επεξεργασία με θέρμανση έτσι ώστε να συρρικνωθεί και να αποκτήσει αυλακώσεις. Έπειτα τοποθετήθηκε μέσα σε διάλυμα νανοσωματιδίων σιλικόνης και καλύφθηκε με φθοριούχες χημικές ουσίες. Το αποτέλεσμα ήταν μια επιφάνεια με σύνθετες μικροσκοπικές δομές οι οποίες παγιδεύουν τον αέρα ανάμεσα στα νανοσωματίδια και καθιστούν ιδιαίτερα δύσκολη την προσκόλληση στην επιφάνεια όχι μόνο των βακτηρίων αλλά ακόμα και μικροσκοπικών σταγόνων νερού. Τα σταγονίδια νερού, τα βακτήρια αλλά και οι κόκκοι σκόνης τελικά γλιστρούν και απομακρύνονται από την επιφάνεια.

Πειράματα με πολύ ενθαρρυντικά αποτελέσματα

Το επόμενο βήμα, μετά την κατασκευή των συνθετικών καλυμμάτων, ήταν η επαφή τους με μολυσμένες επιφάνειες προκειμένου να διαπιστωθεί αν όντως έχουν τις επιθυμητές αντιμικροβιακές ιδιότητες. Σύμφωνα με τα πειραματικά δεδομένα, τα καλύμματα αυτά κατόρθωσαν να περιορίσουν σημαντικά την επιμόλυνση εξ επαφής από δύο πολύ επικίνδυνα πολυανθεκτικά μικρόβια, τα βακτήρια Staphylococcus aureus και Pseudomonas aeruginosa, κατά 87% και 84% αντίστοιχα, εμποδίζοντας τον σχηματισμό βιοφίλμ. Επιπρόσθετα, οι επιφάνειες που καλύφθηκαν με τα εν λόγω καλύμματα παρέμειναν αμόλυντες από το βακτήριο Escherichia coli μετά από επαφή με επιφάνεια που είχε αποικίες του συγκεκριμένου μικροοργανισμού. Όπως περιγράφουν και οι ίδιοι οι συγγραφείς: οι αντιμικροβιακές ιδιότητες των σύνθετων υλικών που δημιούργησαν είναι αποτέλεσμα της ικανότητας απώθησης των υγρών σε συνδυασμό με την έλλειψη σημείων όπου θα μπορούσαν να αγκυροβολήσουν οι μικροοργανισμοί προκειμένου να εγκατασταθούν και να δημιουργήσουν το βιοφίλμ.

Η συγκεκριμένη μελέτη, που αποτελεί διεπιστημονική προσέγγιση, ενισχύει το οπλοστάσιο της Ιατρικής απέναντι στη διαρκή μάχη των ανθρώπων με τους παθογόνους μικροοργανισμούς. Σύμφωνα με τους ίδιους τους συγγραφείς, το αντιμικροβιακό κάλυμμα παρασκευάζεται με σχετικά απλό και οικονομικό τρόπο, ενώ μπορεί να έχει ευρεία χρήση σε βιομηχανική και οικιακή κλίμακα, γεγονός που μπορεί να αλλάξει την καθημερινότητά μας όπως τη γνωρίζουμε μέχρι σήμερα.


Μαρία Τσίπη

1. Imani, S.M., et al., “Flexible Hierarchical Wraps Repel Drug-Resistant Gram-Negative and Positive Bacteria”, “ACS Nano”, 2019.

2. https://brighterworld.mcmaster.ca/

ΣΧΕΤΙΚΑ ΑΡΘΡΑ

ΓΝΩΜΕΣ

ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ

EDITORIAL

ΑΝΑΛΥΣΗ

SOCIAL