تحولت نخالة الأرز ، وهي منتج ثانوي ينتج عن معالجة الأرز، إلى مادة خام يمكن استخدامها في تصنيع عبوات قابلة للتحلل الحيوي تتمتع بخصائص مضادة للبكتيريا.
تحويل نخالة الأرز إلى عبوات مضادة للبكتيريا
نخالة الأرز هي أحد المنتجات الثانوية للزراعة، وغالبا لا يجري الاستفادة منها بالكامل. لكن دراسة أجرتها محطة أبحاث الزراعة في أركنساس أظهرت إمكانية استخدامها في تصنيع عبوات قابلة للتحلل الحيوي مخصصة للمواد الغذائية، مع تزويدها بخصائص مضادة للبكتيريا.
وتعد مقاومة مضادات الميكروبات تهديدا خطيرا للصحة. ووفقا لبيانات مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها، تسجل الولايات المتحدة وحدها أكثر من 2.8 مليون حالة إصابة سنويا بعدوى مقاومة لمضادات الميكروبات.
البلازما تمنح العبوة خصائص مضادة للميكروبات
درست مجموعة متعددة التخصصات بقيادة الأستاذ المشارك محفوظ الرحمن، على مدى عام، كيفية استخدام تقنيات البلازما لتطوير استراتيجيات جديدة لمكافحة الميكروبات.
ويستخدم الفريق البلازما، وهي حالة من حالات المادة توجد في الطبيعة، ومنها على سبيل المثال الشفق القطبي، لزيادة قيمة نخالة الأرز والبروتين المستخلص منها.
وأظهرت معالجة الغشاء المصنوع من بروتين نخالة الأرز باستخدام بلازما الأرجون الباردة قدرة على تثبيط مسببات الأمراض، ومنها الإشريكية القولونية والمكورات العنقودية الذهبية والزائفة الزنجارية، المعروفة بمقاومتها للمضادات الحيوية.
وقال محفوظ الرحمن، مؤلف الدراسة:
«"جاءت هذه الفكرة من صناعة الرقائق الإلكترونية. فهي تستخدم البلازما فيما يعرف بعملية الحفر أثناء تجميع طبقات أشباه الموصلات، وقد نقلنا هذه الفكرة إلى أغشية نخالة الأرز."»
كيف تعمل البلازما؟
تعمل البلازما بطريقتين. فهي أولا تنشئ نتوءات مجهرية على سطح الغشاء، ثم تطلق تفاعلا كيميائيا يؤدي إلى إنتاج بيروكسيد الهيدروجين، وهو عامل مؤكسد قوي يتمتع بخصائص مضادة للميكروبات.
وبعد ملامسة البكتيريا للغشاء المعالج، انخفض عددها خلال ثماني ساعات، بينما توقف نموها بالكامل بعد 24 ساعة.
في المقابل، استمرت البكتيريا في التكاثر على الأغشية التي لم تخضع للمعالجة.
بروتين نخالة الأرز أكثر فعالية
أظهرت الأغشية المصنوعة من بروتين نخالة الأرز نتائج أفضل من الأغشية المصنوعة من نخالة الأرز الكاملة.
فقد زادت خشونة سطح الأغشية المصنوعة من البروتين بمقدار 3.3 مرات، مقارنة بزيادة قدرها 1.06 مرة في الأغشية المصنوعة من نخالة الأرز الكاملة، كما سجلت الأغشية البروتينية تركيزا أعلى من بيروكسيد الهيدروجين.
نحو استخدام العبوات في الغذاء والطب
كان معروفا في السابق أن البلازما الباردة يمكن أن تحسن خصائص الأغشية المصنوعة من البوليمرات الاصطناعية، لكن تأثيرها المضاد للبكتيريا في الأغشية الحيوية المصنوعة من نخالة الأرز لم يكن موصوفا من قبل.
وقد أرسل الباحثون مخطوط الدراسة إلى مجلة علمية لمراجعته، كما يخططون للتقدم بطلب لإجراء مزيد من الأبحاث بهدف دراسة تطبيق هذه التقنية في المجال الطبي.
وأوضح الرحمن أن الأغشية المضادة للميكروبات التقليدية غالبا ما تحتوي على جسيمات نانوية ومضادات حيوية، وهي مواد يمكن أن تنتقل من العبوة إلى المنتجات الغذائية.
