طور باحثون في الصين تقنية مبتكرة لمكافحة العدوى البكتيرية في الجروح دون الحاجة إلى استخدام المضادات الحيوية، وذلك من خلال الجمع بين الضوء الأزرق ومركب نانوي يعتمد على جسيمات الذهب النانوية ونقاط أكسيد الغرافين الكمية.

وتهدف هذه التقنية إلى تحقيق ثلاثة أهداف رئيسية في الوقت نفسه، وهي القضاء على البكتيريا، وتنظيف الجرح، وتهيئة البيئة المناسبة لتسريع عملية التئام الأنسجة.

كيف تعمل التقنية الجديدة؟

تعتمد التقنية على ما يُعرف بتأثير وصلة شوتكي (Schottky Junction)، وهي واجهة خاصة تتكون عند اتصال معدن مع مادة شبه موصلة.

وعند تعريض المركب النانوي لضوء أزرق صادر عن مصابيح LED، يبدأ في إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)، وهي جزيئات قادرة على تدمير البكتيريا بفاعلية.

وتساعد وصلة شوتكي على منع إعادة اتحاد الإلكترونات والفجوات الإلكترونية داخل المادة، وهو ما يزيد بشكل كبير من كفاءة إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية.

وفي الوقت نفسه، تعزز جسيمات الذهب النانوية استجابة المركب للضوء بفضل ظاهرة الرنين البلازموني السطحي الموضعي (LSPR)، بينما يساهم أكسيد الغرافين في امتصاص نطاق واسع من الضوء ونقل الإلكترونات بسرعة، مما يحسن تحويل الطاقة الضوئية إلى حرارة موضعية تعزز التأثير المضاد للبكتيريا.

القضاء على 97% من البكتيريا في الاختبارات المخبرية

أظهرت التجارب المخبرية نتائج واعدة، إذ تمكن المركب النانوي تحت تأثير الضوء الأزرق من القضاء على نحو 97% من بكتيريا المكورات العنقودية الذهبية والإشريكية القولونية (E. coli).

كما سجل الباحثون ارتفاع درجة حرارة المحلول المحتوي على المركب إلى نحو 38.8 درجة مئوية بعد عشر دقائق فقط من التعرض للضوء، وهو ما عزز التأثير المضاد للبكتيريا بفضل العلاج الضوئي الحراري.

نتائج إيجابية في التجارب على الحيوانات

وأظهرت التجارب التي أجريت على الفئران المصابة بجروح ملوثة أن التقنية الجديدة سرعت التئام الجروح بنسبة قاربت 99% خلال تسعة أيام فقط، وهي نتائج تفوقت على استخدام كل مكون من مكونات العلاج بشكل منفصل أو على عدم تلقي أي علاج.

كما كشف تحليل الأنسجة عن زيادة سماكة وكثافة ألياف الكولاجين في الجروح المعالجة، إلى جانب انخفاض واضح في مؤشرات الالتهاب.

وأوضحت الفحوص المجهرية أن الجمع بين الضوء الأزرق والمركب النانوي يؤدي إلى إتلاف الغشاء الخارجي للخلية البكتيرية، مما يتسبب في تسرب الحمض النووي (DNA) والبروتينات من داخلها، وينتهي بموت البكتيريا.

أهمية التقنية في مواجهة مقاومة المضادات الحيوية

تكتسب هذه التقنية أهمية متزايدة في ظل الارتفاع المستمر لمقاومة البكتيريا للمضادات الحيوية، والتي تسببت، وفق الباحثين، في أكثر من مليون حالة وفاة خلال العقود الثلاثة الماضية، مع استمرار تزايد هذه الأعداد.

ويرى فريق البحث أن هذه الطريقة تمتلك إمكانات كبيرة لعلاج الحروق، وقرح القدم السكري، والجروح الناتجة عن الإصابات، وهي الحالات التي ترتفع فيها مخاطر الإصابة بعدوى بكتيرية متعددة المقاومة للمضادات الحيوية.

وأشار الباحثون إلى أن هناك حاجة إلى إجراء المزيد من الدراسات لتقييم كفاءة التقنية في أنواع مختلفة من الجروح والعدوى قبل اعتمادها في التطبيقات الطبية الواسعة.