חלבון המעניק לפרעושים את הקפיצה שלהם שימש לאתחל תאי חיידקים, כאשר תוצאות המעבדה מדגימות את פוטנציאל החומר למניעת זיהום השתל רפואי.
המחקר השיתופי שהובילו על ידי חוקרים באוניברסיטת RMIT באוסטרליה הוא השימוש הראשון המדווח בציפויים אנטיבקטריאליים העשויים מחלבונים מחקתיים רסילין כדי לחסום חיידקים באופן מלא מהצמדת משטח.
המחקר הראשי הפרופסור נמיטה רוי צ'ודהורי אמר כי הממצא הוא צעד קריטי לעבר מטרתם ליצור משטחים חכמים המפסיקים חיידקים מסוכנים, במיוחד אלה עמידים לאנטיביוטיקה כמו MRSA, מגידול השתלים רפואיים.
עבודה זו מראה כיצד ניתן להתאים ציפויים אלה למאבק ביעילות בחיידקים – לא רק בטווח הקצר, אלא אולי לאורך תקופה ארוכה. "
פרופסור נמיטה רוי צ'ודהורי, סופר מוביל
חיידקים נמצאים לרוב על שתלים לאחר הניתוח, למרות ביקורת עיקור וזיהום. אלה יכולים להוביל לזיהומים הדורשים אנטיביוטיקה, אך עם עמידות לאנטיביוטיקה הופכת לשכיחה יותר, יש צורך במדדי מניעה חדשים.
"עמידות לאנטיביוטיקה עוררה עניין רב יותר בתחום חומרי ההתרחשות העצמית והכנה קלה של משטחים אנטיבקטריאליים", אמר צ'ודורי.
"לכן, תכננו משטח זה כדי למנוע לחלוטין את ההתקשרות הראשונית של החיידקים ויצירת הביופילם כדי להפחית את שיעורי הזיהום."
Choudhury אמר כי יישומים פוטנציאליים יכולים לכלול ציפוי ריסוס לכלים כירורגיים, שתלים רפואיים, צנתרים ותלבושות פצעים.
Resilin לחילוץ
רסילין, חלבון שנמצא בחרקים, ידוע בגמישותו המופלאה – הוא מאפשר לפרעושים לקפוץ יותר ממאה פעמים את גובהם במיקרו -שניות – אך הוא גם עמיד במיוחד וביו -תואם.
"התכונות החריגות הללו ואופי שאינו רעיל הופכים חלבונים של רסילין ורסילין-סימטיים לאידיאליים ליישומים רבים הדורשים חומרים וציפויים גמישים ועמידים", אמר צ'ודהורי.
"יישומים אלה נעים בין הנדסת רקמות ומסירת תרופות ועד ציוד אלקטרוניקה וספורט גמיש, אך זו העבודה הראשונה שפורסמה על ביצועיה כציפוי אנטיבקטריאלי."
הצוות יצר מספר צורות של ציפוי מצורות משתנות של רסילין, ואז בדק את האינטראקציות שלהם עם חיידקי E.coli ותאי עור אנושיים בתנאי מעבדה.
המחקר הראה כיצד החלבונים שהשתנו בצורת טיפת ננו המכונה Coacervates היו יעילים ב 100% להדחת החיידקים, בעודם משתלבים היטב עם תאים אנושיים בריאים, חלק קריטי בהצלחה של השתל רפואי.
המחקר הראשי של RMIT ד"ר ניסאל וואנאסינגה אמר כי שטח הפנים הגבוה של טיפות הננו הפך אותם לטובים במיוחד לקיים אינטראקציה עם חיידקים ולהדחה.
"ברגע שהם באים במגע, הציפוי מקיים אינטראקציה עם קרומי התאים החיידקיים הטעונים באופן שלילי באמצעות כוחות אלקטרוסטטיים, ומשבשים את שלמותם, מה שמוביל לדליפת תכנים סלולריים ומוות תאים בסופו של דבר", אמר.
Wanasingha אמר כי הציפויים המבוססים על רסילין לא רק הראו יעילות של 100% בהפסקת החיידקים לחיבור לפני השטח, אלא גם הציעו מספר יתרונות בהשוואה לגישות מסורתיות.
"בניגוד לאנטיביוטיקה, העלולה להוביל להתנגדות, ההפרעה המכנית הנגרמת על ידי ציפויי הרסילין עשויה למנוע מחיידקים לבסס מנגנוני עמידות", אמר.
"בינתיים, מקורו הטבעי של רסילין ותאימות הביולוגית של רסילין מפחיתים את הסיכון לתגובות שליליות ברקמות אנושיות, ובהיותם מבוססי חלבון הם ידידותיים יותר לסביבה מאשר אלטרנטיבות המבוססות על ננו-חלקיקים מכסף."
הצעדים הבאים
המחקר שותף למחבר פרופ 'נבה דוטה אמר כי חלבון מחיקת רסילין מגיב מאוד לגירויים ושינויים בסביבתו, מה שהופך אותו לכוונת פונקציות רבות.
"תוצאות מוקדמות אלה מבטיחות מאוד כדרך חדשה לסייע בשיפור בקרת ההדבקה בבתי חולים ובגדרות רפואיות אחרות, אך כעת יש צורך בבדיקות נוספות כדי לראות כיצד ציפויים אלה פועלים כנגד מגוון רחב יותר של חיידקים מזיקים", אמר דוטה.
"עבודה עתידית כוללת חיבור מקטעי פפטיד אנטי-מיקרוביאליים במהלך סינתזה רקומביננטית של חמוני רסילין ושילוב חומרים אנטי-מיקרוביאלים נוספים כדי להרחיב את קשת הפעילות."
מעבר ממחקרי מעבדה לשימוש קליני ידרוש להבטיח את יציבותה ומדרגיותה של הנוסחה, תוך ביצוע ניסויים בטיחות ויעילות נרחבים, תוך פיתוח שיטות ייצור נוחות להפצה רחבה, הוסיף.
המחקר היה בשיתוף עם מרכז המצוינות של ARC לביו -פוטוניקה ננומטוס וארגון המדע והטכנולוגיה הגרעיני האוסטרלי (ANSTO).
הצוות השתמש במרכז האוסטרלי של אנסטו למתקני פיזור נויטרונים ובמתקן המחקר המיקרו ננו של אוניברסיטת RMIT ומתקן מיקרוסקופיה ומיקרו -אנליזה.
העבודה מומנה על ידי קרן המחקר האסטרטגית באוסטרליה בהודו, פרס המכון האוסטרלי למדע גרעיני והנדסה ראשונה במחקר לתארים מתקדמים (PGRA) ונתמכה על ידי מועצת המחקר האוסטרלית.
