توصّل باحثون من جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد إلى أنّ صفائح الغرافيت النانوية المدمجة في أسطح الأجهزة الطبية البلاستيكية يمكنها أن تمنع العدوى، وتقضي تقريباً على كل البكتيريا التي تحاول الالتصاق بها.

ووفقاً لما جاء في الدراسة، فإنّ هذه التقنية رخيصة التكلفة، وتعتمد على إضافة الغرافيت النانوي (أحد أشكال الكربون المتوفرة في الطبيعة) في صناعة الأجهزة الطبية والأعضاء الاصطناعية المعدة للزراعة داخل الأجسام.

الآلات الطبية مصدر العدوى

وفقاً للمركز الأوروبي للوقاية من الأمراض ومكافحتها، فإنّ أكثر من 4 ملايين شخص في أوروبا وحدها يصابون بالعدوى التي تحصل أثناء إجراءات الرعاية الصحية في كل عام.

وتصنّف العديد من هذه الالتهابات على أنها بكتيريّة وتتطور حول الأجهزة الطبية والأعضاء الاصطناعية المزروعة داخل الجسم، مثل أجهزة القسطرة والأطراف الاصطناعية للركبة أو المستخدمة في زراعة الأسنان. وقد تتطلّب هذه الالتهابات في بعض الحالات إزالة هذه الأعضاء الاصطناعية من الجسم.

ويمكن أن تتسبّب مثل تلك الالتهابات البكتيرية في معاناة شديدة للمرضى، وتكلف خدمات الرعاية الصحية مبالغ طائلة، إضافة إلى استخدام كميات كبيرة من المضادات الحيوية لعلاج ومنع هذه العدوى، وهو ما يسرّع في مقاومة البكتيريا للمضادات الحيوية.

يقول الباحث في جامعة تشالمرز للتكنولوجيا سانتوش بانديت إنّ «الغرض من بحثنا هو تطوير أسطح مضادة للبكتيريا يمكن أن تقلل من عدد الإصابات ومن الحاجة للمضادات الحيوية، ولا يمكن للبكتيريا تطوير مقاومة لها».

ويضيف المؤلف الرئيسي للدراسة: «لقد أظهرنا الآن أنّ الأسطح المكوّنة من خليط من البولي إيثيلين والغرافيت النانوية يمكن أن تقتل 99.99 % من البكتيريا التي تحاول الالتصاق بالسطح».

تحدث العدوى في الأعضاء المزروعة بسبب البكتيريا التي تنتقل في السوائل داخل الجسم مثل الدم، بحثاً عن سطح تلتصق به، وعندما تعثر على سطح مناسب، تبدأ في التكاثر وتشكيل غلاف حيوي حولها.

مسامير نانوية

وقد أظهرت دراسات سابقة أجراها باحثو جامعة تشالمرز أنّ رقائق الغرافين (مادة نانوية ثنائية الأبعاد مكّونة من ذرات الكربون) الموضوعة بشكل رأسي على سطح الأعضاء الصناعية المزروعة، مثل المسامير على المباني المصمّمة لمنع الطيور من التعشيش، يمكن أن تشكل طبقة واقية حولها، ممّا يجعل من المستحيل على البكتيريا أن تلتصق بها. وتتسبّب رقائق الغرافين في تلف غشاء الخلية، مما يقتل البكتيريا. لكنّ إنتاج رقائق الغرافين هذه باهظة الثمن، وهي حالياً غير مجدية للإنتاج على نطاق واسع.

«ولكن الآن، حققنا نفس التأثيرات الاستثنائية المضادة للبكتيريا باستخدام صفائح الغرافيت النانوية غير المكلفة نسبياً، الممزوجة ببوليمر متعدد الاستخدامات»، كما يقول رولان كادار الأستاذ المساعد في قسم علوم الصناعة والمواد في تشالمرز والمُشارك في الدراسة.

وقام الباحثون بتجربة تركيزات مختلفة من الصفائح النانوية الغرافيتية والمواد البلاستيكية، ووجدوا أنّ تركيبة مكوّنة من حوالى 15% إلى 20% من الصفائح الغرافيتية كان لها أكبر تأثير مضاد للبكتيريا، شريطة أن تكون التركيبة منظمة للغاية.

مزايا واعدة

وبحسب الباحثين، فإنّ صفائح الغرافيت النانوية لا تمنع العدوى البكتيرية على أسطح الأعضاء الصناعية المزروعة في الجسم فحسب، بل إنها لا تلحق كذلك أي ضرر بالخلايا البشرية السليمة.

ورغم أنّ الخلايا البشرية يزيد حجمها عن 25 مرة حجم البكتيريا، فإنّ الصفائح النانوية تقتل هذه الأخيرة ولا تصيب الخلايا إلا ببعض الخدوش البسيطة.

إضافة إلى تقليل معاناة المرضى وخفض استخدام المضادات الحيوية، ستمكّن هذه التقنية الجديدة من جَعل فترة بقاء الأعضاء الاصطناعية داخل الجسم أطول بكثير من فترة بقاء الأعضاء المستخدمة اليوم، كما يقول بانديت.

وهو ما يمكن أن يُسهم في تقليل التكاليف الباهظة التي تسببها مثل هذه العدوى لخدمات الرعاية الصحية في جميع أنحاء العالم.