آزادسازی موثر دارو با استفاده از نانوالیاف
تحقیقات اخیر راه را برای استفادۀ کمتر و موثرتر از آنتی بیوتیک‌ها هموار می‌کند.
ناانوالیاف - که در اینجا 6000 برابر بزرگ شده‌اند
- از مخلوط پلیمری ساخته شده‌اند و وقتی خیلی گرم شوند، یک عامل ضد میکروبی آزاد می‌کنند.
محققان Empa در سوئیس در
حال کار بر روی الیاف پلیمری هستند که به محض گرم شدن محیط، به دلیل عفونت، نرم و
باعث انتشار داروهای ضد میکروبی می‌شوند. بانداژی که به محض شروع عفونت در زخم،
دارو را آزاد می‌کند، می‌تواند جراحات را به طور موثرتری درمان کند.
در حال حاضر نمی‌توان از بیرون تشخیص داد که آیا زخم بدون مشکل در زیر
پانسمان در حال بهبود است یا اینکه باکتری به بافت آسیب دیده نفوذ کرده و باعث
التهاب شده است. برای ایمنی بیشتر، پمادهای ضدعفونی کننده یا آنتی بیوتیک‌ها را
قبل از استفاده از پانسمان روی زخم قرار می‌دهند. اما این اقدامات پیشگیرانه در همۀ
موارد ضروری نیست و در نتیجه داروها هدر می‌رود و زخم‌ها بیش از حد تحت درمان قرار
می‌گیرند.
استفادۀ بی رویه از آنتی بیوتیک‌ها همچنین باعث ظهور میکروب‌هایی با
مقاومت‌های چندجانبه می‌شود که یک مشکل بزرگ در مراقبت‌های بهداشتی جهانی است.
محققان آزمایشگاه‌های Empa’s Biointerfaces و Biomimetic Membranes and Textiles در سنت گالن در
تلاش‌اند که این موضوع را تغییر دهند.
ایدۀ تیم بین‌رشته‌ای به رهبری Qun
Ren و Fei Pan این است که
پانسمان باید مملو از دارو باشد و به محرک‌های محیطی واکنش نشان دهد تا زخم‌ها دقیقاً
در لحظۀ مورد نیاز درمان شوند.
این تیم یک اثر شناخته شده را به
عنوان یک محرک محیطی، انتخاب کرد - افزایش دما در یک زخم عفونی و ملتهب.
برای طراحی ماده‌ای که واکنش مناسبی به این افزایش دما نشان دهد، تیم یک کامپوزیت پلیمری سازگار با پوست انتخاب کرد که از چندین جزء - شیشه اکریلیک (پلی متیل متاکریلات، یا PMMA) که در عدسی‌های عینک و در صنعت نساجی و Eudragit_مخلوط پلیمری زیست سازگار که برای پوشش قرص‌ها استفاده می‌شود_، تشکیل شده است.
محقق Empa،
Fei Pan، در حال کار
بر روی غشایی ساخته شده از نانوالیاف است که تنها زمانی که ماده گرم می شود، دارو
را آزاد می‌کند.
از الکتروریسی برای تبدیل مخلوط پلیمری به یک غشای ظریف از نانوالیاف
استفاده می‌شود. اکتنیدین به عنوان یک جزء فعال پزشکی در نانوالیاف محصور شد. اکتنیدین
یک ضدعفونی کننده است که به سرعت در برابر باکتری ها، قارچ ها و برخی ویروس‌ها عمل
می‌کند. در مراقبت‌های بهداشتی، می‌توان از آن بر روی پوست، روی غشاهای مخاطی و
برای ضد عفونی زخم استفاده کرد.
علائم التهاب
جالینوس،
پزشک یونانی علائم التهاب را در قرن اول توصیف کرد و پنج اصطلاح لاتین او هنوز
معتبر هستند.
درد(dolor)، حرارت(calor)،
قرمزی(rubor)، تورم(redness)،
اختلال عملکردی(functio laesa).
در یک زخم پوستی عفونی، گرمای موضعی می‌تواند تا پنج درجه متغیر باشد.
این اختلاف دما می‌تواند به عنوان یک محرک مورد استفاده قرار گیرد زیرا مواد مناسب
قوام خود را در این محدوده تغییر می‌دهند و می‌توانند مواد درمانی را آزاد کنند.
برای اینکه غشاء بتواند به عنوان یک بانداژ هوشمند عمل کند و در
هنگام گرم شدن زخم به دلیل عفونت، ماده ضد عفونی‌کننده را آزاد کند، مخلوط پلیمری PMMA
و Eudragit را به گونه‌ای کنار هم قرار داده شد تا
بتوان دمای انتقال شیشه را مطابق با آن تنظیم کرد. این دما، دمایی است که در آن یک
پلیمر از شکل جامد به حالت لاستیکی و سفت تغییر می‌کند. - اگر یک دستکش لاستیکی را
در نیتروژن مایع در دمای 196- درجه قرار دهید، قوام آن تغییر می‌کند و آنقدر سخت می‌شود که می‌توانید
با یک ضربه آن را مانند شیشه خرد کنید.
دمای انتقال شیشه‌ای غشای پلیمری مورد نظر تیم در محدودۀ 37 درجه
بود. هنگامی که التهاب شروع می‌شود و پوست بالاتر از دمای معمولی خودش قرار می‌گیرد،
پلیمر از حالت جامد به حالت نرم‌تر تغییر می‌کند. در آزمون‌های آزمایشگاهی این تیم
مشاهده کردند که ماده ضدعفونی‌کننده از پلیمر در دمای 37 درجه آزاد می‌شود -
مزیت دیگر این است که این فرآیند برگشت پذیر است و می‌تواند تا پنج
بار تکرار شود، زیرا زمانی که خنک می شود قابلیت دوباره استفاده شدن را دارد..
پس از آزمایش‌های اولیه که امیدوارکننده بود، اکنون محققان Empa در تلاش‌اند که این اثر را به صورت دقیقی تنظیم کنند.
برای بررسی اثربخشی غشاهای نانوالیاف در برابر میکروب‌های زخم، آزمون‌های آزمایشگاهی بیشتری در حال انجام است. Qun Ren مدت‌هاست که نگران میکروب‌هایی بوده
است که در سطح مشترک بین سطوح و محیط، مانند زخم پوست، لانه می‌کنند.
او توضیح داد: «در این محیط بیولوژیکی - نوعی بستر غیر انسانی بین
بدن و مواد پانسمان - باکتری‌ها جایگاه بیولوژیکی کاملی پیدا می‌کنند.
عوامل عفونی مانند استافیلوکوک یا باکتری سودوموناس می‌توانند باعث
اختلالات شدید در روند بهبود زخم شوند. در نتیجه این تیم به این میکروب‌های زخم
اجازه داد تا با پانسمان هوشمند در ظرف پتری(شیشه ساعت)آشنا شوند که نتایج مثبتی
به همراه داشت - تعداد باکتری‌ها تقریباً 1000 برابر با آزاد شدن اکتنیدین از پانسمان هوشمند کاهش یافت.
Qun Ren گفت: "با اکتنیدین ، ما توانستیم اصولی
را برای انتشار کنترل شدۀ دارو توسط یک محرک خارجی اثبات کنیم." در آینده این
فناوری می‌تواند برای انواع دیگر داروها نیز به کار گرفته شود و کارایی و دقت در میزان
مصرف آنها افزایش یابد.
پانسمان‌های هوشمند
محققان Empa در تیم‌های
بین رشته‌ای روی رویکردهای مختلف جهت بهبود درمان زخم‌های پزشکی کار می‌کنند. به
عنوان مثال، حسگرهای مایع در قسمت بیرونی پانسمان، زمانی که زخم در حال بهبود است،
با تغییر رنگ آن را قابل رویت می‌کنند. مقادیر بحرانی گلوکز و pH
به عنوان نشانگرهای زیستی عمل می‌کنند.
برای اینکه عفونت‌های باکتریایی مستقیماً در زخم مهار شوند، محققان
همچنین روی یک فوم پلیمری مملو از مواد ضد التهابی و روی یک غشای سازگار با پوست
ساخته شده از مواد گیاهی نیز کار می‌کنند. این غشای سلولزی مجهز به عناصر پروتئینی
ضد میکروبی است و در آزمایشات به طور فوق العاده‌ای باکتری‌ها
را از بین می برند.
روش دیجیتالی‌سازی همچنین می‌تواند به استفاده از دوزهای مقرون به
صرفه‌تر و کارآمدتر داروها در مراقبت از زخم منجر شود و محققان Empa
در حال توسعه digital twins هستند که امکان کنترل و پیش‌بینی
روند درمان را با استفاده از مدل سازی real-time
فراهم می‌کنند.
ترجمه: دپارتمان نساجی آرمان شیمی افروز