از بین بردن باکتری‌ها و ابرمیکروب‌ها با کمک یک فناوری مبتنی بر لیزر

به گزارش مجله خبری نگار و به نقل از ساینس‌دیلی، باکتری‌های تهدیدکننده زندگی، روز به روز در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها مقاوم‌تر می‌شوند و جستجوی جایگزین‌هایی برای آنتی‌بیوتیک‌ها را به چالشی بزرگ تبدیل می‌کنند. یکی از این جایگزین‌ها برای کاربرد‌های ویژه ممکن است نوع خاصی از لیزر باشد.

پژوهشگران "مدرسه پزشکی دانشگاه واشنگتن" (WUSM) دریافته‌اند لیزر‌هایی که پالس‌های نوری فوق کوتاهی را ساطع می‌کنند، می‌توانند باکتری‌های مقاوم نسبت به چند دارو و هاگ‌های باکتری مقاوم را از بین ببرند. یافته‌های این پژوهش، امکان استفاده از چنین لیزر‌هایی را برای از بین بردن باکتری‌هایی که به سختی از بین می‌روند، فراهم می‌کند. پژوهشگران پیشتر نشان داده‌اند که چنین لیزرهایی، به سلول‌های انسانی آسیب نمی‌رسانند و این امکان را فراهم می‌کنند که از لیزر برای استریل کردن زخم‌ها یا ضدعفونی کردن محصولات خونی استفاده شود.

"شاو وی تسن" (Shaw-Wei Tsen)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: فناوری "لیزر پالسی فوق کوتاه" (ultrashort pulse laser)، پاتوژن‌ها را به طور منحصر به فردی غیرفعال می‌کند و در عین حال، به حفظ پروتئین‌ها و سلول‌های انسانی می‌پردازد. تصور کنید که پیش از بستن زخم بتوانیم پرتو لیزر را در سراسر محل به کار بگیریم و احتمال عفونت را کاهش دهیم. من می‌توانم ببینم که این فناوری به زودی برای ضدعفونی کردن محصولات بیولوژیکی در شرایط آزمایشگاهی و حتی برای درمان عفونت‌های جریان خون مورد استفاده قرار می‌گیرد.

"تسن" و "ساموئل آچیلفو" (Samuel Achilefu)، از پژوهشگران این پروژه، سال‌هاست که در حال بررسی ویژگی‌های میکروب‌کشی لیزر‌های پالسی فوق کوتاه هستند. آن‌ها نشان داده‌اند که چنین لیزر‌هایی می‌توانند ویروس‌ها و باکتری‌های معمولی را بدون آسیب رساندن به سلول‌های انسانی، غیرفعال کنند. آن‌ها در این پژوهش جدید که با همکاری دکتر "شلی هایدل" (Shelley Haydel)، استاد میکروبیولوژی "دانشگاه ایالتی آریزونا" (Arizona State University) انجام شده است، اکتشاف خود را به باکتری‌های مقاوم نسبت به آنتی‌بیوتیک و هاگ‌های باکتریایی گسترش دادند.

این گروه پژوهشی، لیزر‌های خود را روی باکتری "استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به چند دارو" (MRSA) که باعث عفونت پوست، ریه و سایر اندام‌ها می‌شود و همچنین، باکتری "اشریشیا کلی" (E. coli) تولیدکننده بتالاکتاماز که عامل عفونت‌های مجاری ادراری و اسهال است، به کار بردند. همچنین، پژوهشگران به بررسی هاگ‌های باکتری "باسیلوس سرئوس" (Bacillus cereus) پرداختند که به بروز مسمومیت غذایی و فاسد شدن غذا منجر می‌شود. هاگ‌های باسیلوس سرئوس می‌توانند در برابر جوشیدن و پختن مقاومت کنند.

لیزر‌ها در همه موارد آزمایشی، بیش از ۹۹/۹ درصد ارگانیسم‌های مورد نظر را از بین بردند و تعداد آن‌ها را بیش از ۱۰۰۰ برابر کاهش دادند.

ویروس‌ها و باکتری‌ها، حاوی ساختار‌های پروتئینی متراکم هستند که لیزر پالسی فوق کوتاه می‌تواند آن‌ها را تحریک کند. لیزر در این ساختار‌های پروتئینی ارتعاش ایجاد می‌کند و به این کار تا زمانی ادامه می‌دهد که برخی از پیوند‌های مولکولی آن‌ها شکسته شوند. پایانه‌های شکسته‌شده، به سرعت به هر چیزی که می‌توانند پیدا کنند می‌چسبند که در بسیاری از موارد چیزی نیست که پیشتر به آن متصل شده بودند. این موضوع، به درهم‌ریختگی پیوند‌های درون و میان پروتئین‌ها منجر می‌شود و عملکرد طبیعی پروتئین را در میکروارگانیسم‌ها متوقف می‌کند.

"تسن" گفت: ما پیشتر مقاله‌ای را منتشر کردیم و در آن نشان دادیم که قدرت لیزر مهم است. با قدرت لیزر می‌توانیم ویروس‌ها را غیرفعال کنیم و با افزایش قدرت آن، به غیرفعال کردن باکتری‌ها بپردازیم؛ اما برای از بین بردن سلول‌های انسانی، به قدرتی بالاتر از این نیاز است. ما می‌توانیم پارامتر‌های لیزر را به گونه‌ای تنظیم کنیم که عوامل بیماری‌زا را بدون تاثیر گذاشتن بر سلول‌های انسانی از بین ببریم.

گرما، تشعشع و مواد شیمیایی مانند سفیدکننده می‌توانند در استریل کردن اشیا مؤثر باشند، اما بیشتر آن‌ها برای انسان‌ها یا محصولات بیولوژیکی، بسیار مضر هستند. لیزر‌های پالسی فوق کوتاه، با غیرفعال کردن باکتری‌ها و ویروس‌ها بدون آسیب رساندن به سلول‌ها می‌توانند روش جدیدی را برای ایمن‌تر کردن فرآورده‌های خونی و سایر محصولات بیولوژیکی ارائه دهند.

"تسن" افزود: هر چیزی که از منابع انسانی یا حیوانی به دست آمده باشد، می‌تواند با عوامل بیماری‌زا آلوده شود. ما همه فرآورده‌های خونی را پیش از انتقال به بیماران بررسی می‌کنیم. مشکل این است که ما باید بدانیم برای چه هدفی بررسی می‌کنیم. اگر یک ویروس منتقل‌شده از طریق خون مانند ویروس "HIV" ظاهر شود، می‌تواند پیش از این که متوجه شویم، به منبع خونی وارد شود. لیزر‌های پالسی فوق کوتاه می‌توانند راهی را برای اطمینان یافتن از این موضوع ارائه دهند که منبع خون از پاتوژن‌های شناخته‌شده و ناشناخته پاک است.

این پژوهش در "Journal of Biophotonics" به چاپ رسید.