توصل علماء في جامعة شيكاغو إلى اكتشاف رائد في مكافحة الالتهابات الجلدية. لقد طوروا جهازًا يسمى العلاج بالتحفيز الموضعي المضاد للميكروبات الإلكتروني الحيوي (BLAST) الذي يستخدم الكهرباء لقتل البكتيريا الضارة، مما يمنع التهابات الجلد. هذا الجهاز المبتكر عبارة عن رقعة جلدية تصعق البكتيريا حيث توفر تيارًا كهربائيًا ضعيفًا جدًا وغير ضار عبر الأقطاب الكهربائية، مما يوقف البكتيريا المسببة للأمراض.
من المحتمل أن يؤدي هذا الإنجاز إلى انخفاض كبير في استخدام المضادات الحيوية، وهو ما يمثل مصدر قلق كبير للصحة العامة بسبب خطر تطور البكتيريا المقاومة للأدوية. وإذا ثبت أن الجهاز آمن وفعال، فقد يصل إلى السوق في غضون خمس سنوات تقريبًا.
وسيقوم الفريق الآن بالتحقيق فيما إذا كانت الأنواع الأخرى من البكتيريا تستجيب للتحفيز الكهربائي بنفس الطريقة التي تستجيب بها بكتيريا العُنقودية البَشْرَوية، ويخططون لاختبار الرقعة على الحيوانات قبل الانتقال إلى التجارب السريرية على البشر.
محتويات المقال :
المخاطر الخفية لالتهابات الجلد
عندما نفكر في الالتهابات الجلدية، غالبًا ما نتخيل حالات حادة من حب الشباب أو الجروح السطحية التي يمكن علاجها بسهولة بالمضادات الحيوية. ومع ذلك، فإن الواقع هو أن الالتهابات الجلدية يمكن أن تكون مهددة للحياة، خاصة عندما تحدث عند الأشخاص الذين يعانون من ضعف في جهاز المناعة، مثل كبار السن أو الأطفال الصغار أو المصابين بأمراض مزمنة. في الولايات المتحدة وحدها، تتسبب عدوى الجلد والأنسجة الرخوة في أكثر من 14 مليون زيارة للطبيب سنويًا، ويتطلب ما يقرب من 20% من هذه الحالات دخول المستشفى.
ولكن ما الذي يجعل الالتهابات الجلدية خطيرة للغاية؟ أحد الأسباب الرئيسية هو أنها يمكن أن تؤدي إلى الإنتان (Sepsis)، وهي حالة تصبح فيها استجابة الجسم للعدوى غير قابلة للتحكم وتسبب التهابًا واسع النطاق. يمكن أن يتطور الإنتان بسرعة، مما يسبب فشل الأعضاء وحتى الموت إذا ترك دون علاج. في الواقع، الإنتان مسؤول عن أكثر من 250 ألف حالة وفاة سنويًا في الولايات المتحدة، مما يجعله مصدر قلق كبير للصحة العامة.
يمكن أن تؤدي التهابات الجلد أيضًا إلى أضرار طويلة الأمد، مثل حدوث الندوب وتغير اللون والتشوه الدائم. علاوة على ذلك، يمكن أن تؤدي الالتهابات الجلدية إلى مجموعة من المضاعفات الجهازية، بما في ذلك التهاب السحايا والتهاب الشغاف والالتهاب الرئوي، والتي يمكن أن تكون مدمرة للمرضى وأسرهم.
الأغشية الحيوية
الأغشية الحيوية عبارة عن مجتمعات معقدة من الكائنات الحية الدقيقة، مثل البكتيريا والفطريات والطلائعيات، التي تنمو على أسطح مختلفة. تغرس هذه الكائنات الحية الدقيقة نفسها في مصفوفة لزجة، مما يخلق طبقة واقية تحميها من التهديدات الخارجية مثل الجفاف والمضادات الحيوية والمطهرات والجهاز المناعي للمضيف.
غالبًا ما تكون البكتيريا الموجودة داخل الأغشية الحيوية أكثر مقاومة للمضادات الحيوية من نظيراتها العائمة بحرية. وذلك لأن مصفوفة الأغشية الحيوية تعمل كحاجز، مما يمنع المضادات الحيوية من الوصول إلى البكتيريا، ومعدل النمو البطيء للبكتيريا داخل الأغشية الحيوية يجعلها أقل عرضة للعلاج بالمضادات الحيوية.
كما أنها غالبًا ما ترتبط بالالتهابات المزمنة التي يصعب علاجها. وتشمل هذه الالتهابات بسبب الأجهزة الطبية مثل القسطرة والغرسات، وكذلك الالتهابات في الجروح المزمنة.
بكتيريا العُنقودية البَشْرَوية
في الدراسة الجديدة، اختبر الباحثون الرقعة على جلد الخنزير، والذي يستخدم غالبًا كبديل لجلد الإنسان في التجارب قبل السريرية بسبب بنيته ووظيفته المتشابهة. على هذا الجلد، أطلق الباحثون بكتيريا العُنقودية البَشْرَوية (Staphylococcus epidermidis)، والتي تعيش عادةً على جلد الإنسان السليم.
عادةً ما تعمل هذه البكتيريا على الحد من نمو الميكروبات الضارة على الجلد، بل وتساعد أيضًا في تعزيز التئام الجروح في الجلد. ولكن، إذا وصلت بكتيريا العُنقودية البَشْرَوية إلى داخل الجسم عن غير قصد، على سبيل المثال، عبر جهاز طبي ملوث، مثل القسطرة أو المحاليل الوريدية المستخدمة لتوصيل الأدوية، فقد تؤدي إلى حدوث عدوى خطيرة.
كيف يمكن للرقعة الجلدية أن تصعق البكتيريا وتوقفها؟
أظهرت التجارب في الدراسة الجديدة أن البكتيريا من نوع العُنقودية البَشْرَوية تقوم بما يطلق عليه الباحثون “الإثارة الانتقائية”. ففي استجابة للكهرباء، تعمل البكتيريا على خفض نشاط الجينات التي تمكنها من التجمع في طبقات سميكة ولزجة، تعرف باسم الأغشية الحيوية. وتسمح الأغشية الحيوية للبكتيريا بالالتصاق بشكل أفضل بأسطح الجسم، وبالتالي استعمارها.
وقد واجه العلماء معضلة، فالبكتيريا لا تستجيب للكهرباء إلا عندما تكون البيئة المحيطة بها حمضية. والجلد الصحي حمضي بدرجة معتدلة، لكن الجروح المزمنة عادة ما تكون قلوية. ولهذا السبب، تأكد الباحثون من أن الرقعة ستجعل الجلد الموجود أسفل الرقعة حمضيًا عن طريق إضافة هيدروجيل خاص إلى الرقعة.
نتائج واعدة
خلال الاختبار، قام الجهاز بتوصيل نبضات كهربائية مدتها 10 ثوانٍ إلى الجلد كل 10 دقائق لمدة 18 ساعة. وكانت كل نبضة من الكهرباء حوالي 1.5 فولت، وهو نفس الجهد الكهربائي الذي يتم توصيله بواسطة أجهزة تنظيم ضربات القلب المستخدمة لتنظيم ضربات قلب الشخص. قلل الجهاز بشكل كبير من كمية الجلد المغطاة بالأغشية الحيوية وخفض العدد الإجمالي لخلايا S. epidermidis بنحو عشرة أضعاف، مقارنة بالجلد غير المعالج.
وقد نجح الجهاز في تقليل كمية الجلد المغطى بالأغشية الحيوية بشكل ملحوظ، كما قلل العدد الإجمالي لخلايا العُنقودية البَشْرَوية بنحو عشرة أضعاف، مقارنة بالجلد غير المعالج. كان لللرقعة أيضًا تأثير مضاد للميكروبات مماثل عند تطبيقها على سطح القسطرة. وهذا يشير إلى أنه من الناحية النظرية يمكن استخدامها كإجراء تعقيم إضافي قبل استخدام مثل هذه الأجهزة. ولكن الدراسات المستقبلية تحتاج إلى إظهار أن التأثيرات المماثلة تظهر في جلد الحيوانات الحية وفي جلد البشر.
التطبيقات المحتملة والتأثير
يمكن استخدام الرقعة الجلدية التي تصعق البكتيريا لمنع العدوى لدى المرضى الذين يعانون من جروح مزمنة، مما يقلل الحاجة إلى المضادات الحيوية وخطر مقاومة المضادات الحيوية. ويمكن استخدامه أيضًا لتعقيم الأجهزة الطبية، مثل القسطرة وأجهزة الوريد، قبل استخدامها، مما يقلل من خطر الإصابة بعدوى المستشفيات.
علاوة على ذلك، يمكن استخدامها لعلاج الأمراض الجلدية مثل حب الشباب والأكزيما، والتي غالبًا ما تنتج عن اختلال التوازن البكتيري على الجلد. ومن خلال استهداف البكتيريا المحددة المسببة لهذه الحالات، يمكن أن توفير علاج أكثر استهدافًا وفعالية من المضادات الحيوية التقليدية.
وبينما يواصل الباحثون استكشاف إمكانات الرقعة، هناك شيء واحد واضح، هذا الجهاز لديه القدرة على إحداث ثورة في الطريقة التي نمنع بها الالتهابات الجلدية ونعالجها. ومع المزيد من الاختبارات والتطوير، قد نكون على أعتاب إنجاز كبير في مكافحة العدوى.
المصادر
New device ‘zaps’ bacteria on the skin, potentially preventing infections | live science
Bioelectronic drug-free control of opportunistic pathogens through selective excitability | device
Author: أخبار علمية
سعدنا بزيارتك، جميع مقالات الموقع هي ملك موقع الأكاديمية بوست ولا يحق لأي شخص أو جهة استخدامها دون الإشارة إليها كمصدر. تعمل إدارة الموقع على إدارة عملية كتابة المحتوى العلمي دون تدخل مباشر في أسلوب الكاتب، مما يحمل الكاتب المسؤولية عن مدى دقة وسلامة ما يكتب.
التعليقات :