באמצעות כמה זריקות חשמל לעור, החוקרים יכולים לעצור זיהומים חיידקיים מבלי להשתמש בתרופות כלשהן. בפעם הראשונה, חוקרים תכננו מדבקה לעור המשתמשת בזרמים חשמליים בלתי מורגשים כדי לשלוט בחיידקים. התוצאות מופיעות ב-24 באוקטובר בכתב העת Cell Press הֶתקֵן.
"זה פותח אפשרויות מרגשות לטיפולים ללא תרופות, במיוחד עבור זיהומי עור וריפוי פצעים, שבהם חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה מהווים אתגר רציני", אומר בוז'י טיאן מאוניברסיטת שיקגו, אחד מחברי המאמר הבכירים.
מדענים כבר השתמשו בחשמל כדי לתפעל תאי יונקים, כולל אלו של בני אדם, ולטפל במחלות ללא שימוש בתרופות. לדוגמה, קוצבי לב יכולים לווסת את פעימות הלב על ידי גירוי שרירי הלב באמצעות זרמים חשמליים קטנים. תותבת רשתית, סוג של עין ביונית, משתמשת גם בחשמל כדי לעורר את הרשתית של המטופל לשחזר חלקית את הראייה.
טיאן וצוותו תהו אם הם יכולים לתמרן חיידקים באמצעות חשמל במקום אנטיביוטיקה, גישה מסורתית שהולידה את משבר העמידות לאנטיביוטיקה העולמי. עקב שימוש יתר באנטיביוטיקה בבני אדם ובבעלי חיים, חיידקים רבים התפתחו והפכו עמידים לתרופות הנוכחיות, מה שהופך אותם לפחות יעילים לאורך זמן. מחקרים קודמים מעריכים כי זיהומים עמידים לתרופות עשויים היו לתרום לכ-1.27 מיליון מקרי מוות ברחבי העולם בשנת 2019.
הצוות יצא לבדוק אם Staphylococcus epidermidisחיידק נפוץ על עור האדם, יגיב לגירויים חשמליים. S. epidermidiס בדרך כלל אינו מזיק ואף יכול להגן על העור מפני פתוגנים. אך כאשר הוא חודר לגוף האדם דרך חתך או הליך רפואי, כגון צנתר, הוא עלול לגרום לזיהומים חמורים. לאחרונה, שלושה זנים של S. epidermidis הופיעו עמידים לכל סוגי האנטיביוטיקה.
"כִּי סטפילוקוקוס הוא חלק מהמערכת האקולוגית המיקרוביאלית הקיימת באופן טבעי על העור שלנו, אנחנו מעדיפים לא להכחיד אותה, מכיוון שהיעדרן המוחלט על העור שלנו עלול לגרום לבעיות אחרות" אומר שותף בכיר אחר של העיתון Gürol Süel מאוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו.
הצוות מצא שזרמים חשמליים קטנים יכולים לעורר תגובות S. epidermidisאבל רק בסביבה חומצית. החוקרים קוראים למאפיין הזה ריגוש סלקטיבי. עור אנושי בריא הוא חומצי קל, אך פצעים כרוניים נוטים להיות ניטרליים עד בסיסיים.
"התגובה של חיידקים לחשמל אינה נחקרת היטב, בין השאר משום שאיננו יודעים את התנאים הספציפיים שבהם חיידקים יתרגשו", אומר הסופר הראשון Saehyun Kim, אף הוא מאוניברסיטת שיקגו. "גילוי ההתרגשות הסלקטיבית הזו יעזור לנו לגלות כיצד לשלוט במינים אחרים של חיידקים על ידי התבוננות בתנאים שונים."
הצוות עורר את החיידק עם מתח חשמלי חלש של 1.5 וולט – נמוך משמעותית מגבול ה-15 וולט שנחשב בלתי מורגש ובטוח לבני אדם – למשך 10 שניות כל 10 דקות במשך 18 שעות. במצב החומצי האידיאלי, הטיפול בחשמל עצר 99% מהביופילם, מקבץ של חיידקים שחוסם תרופות ומוביל לזיהומים מתמשכים. כאשר ה-pH של הסביבה הוא ניטרלי, הטיפול לא הראה השפעות.
ניתוח נוסף גילה כי לאחר מכן גירוי חשמלי, ה S. epidermidis הראה ירידה בביטוי של מספר גנים, כולל אלו הקשורים לעמידות לאנטיביוטיקה ויצירת ביופילם.
על מנת לטפל בפצעי עור על ידי גירוי S. epidermidis בתנאי הנכון, הצוות עיצב מדבקת עור, הנקראת Bioelectronic Localized Antimicrobial Stimulation Therapy, או BLAST. המדבקה מכילה אלקטרודות והידרוג'ל כדי לספק סביבה חומצית. הם בדקו את המכשיר על עור חזיר שחוסן איתו S. epidermidis. לאחר מחזור הטיפול של 18 שעות, הצוות ראה ירידה משמעותית בכיסוי הביופילם והפחתה של כמעט פי 10 ב S. epidermidis תאים בהשוואה לדגימה הלא מטופלת. הם גם בדקו את המכשיר על פני השטח של צנתר וראו את אותה השפעה אנטי-מיקרוביאלית.
טיאן אומר שעם מחקר נוסף לבחינת הבטיחות והיעילות של הטיפול הזה, מדענים יכולים לפתח מדבקה לבישה עם מעגל אלחוטי כדי לשלוט בזיהומים ללא תרופות.
העבודה נתמכת על ידי קרן ביל ומלינדה גייטס, משרד המחקר של צבא ארה"ב, הקרן הלאומית למדע, המכונים הלאומיים לבריאות.
