بررسی ارتباطات باکتری‌ها با استفاده از نانوکارخانه‌ها

دانشمندان آمریکایی میکروابزاری ساخته‌اند که می‌تواند نحوه ارتباط باکتری‌ها را با
یکدیگر که به‌منظور افزایش مقاومت در برابر داروها صورت می‌گیرد، بررسی نماید.

باکتری‌ها در فرایندی که حسگری حدنصاب (quorum sensing) نامیده می‌شود، با یکدیگر
ارتباط برقرار می‌کنند. آنها در این فرایند مولکول‌های کوچکی برای سیگنال‌دهی ترشح
می‌کنند که autoinducers نامیده می‌شوند. زمانی که باکتری‌ها یکquorum تولید می‌کنند،
مقاومت آنها در برابر داروها افزایش می‌یابد. ویلیام بنتلی و همکارانش از دانشگاه
مریلند با الهام‌گیری از طبیعت، کارخانه‌های نانومقیاسی توسعه داده‌اند که باکتری‌ها
را گرفته، دارو را روی سطح آنها رها کرده و پاسخ آنها را به دارو بررسی می‌کند.

بنتلی می‌گوید: «هدف نهایی ما درک این موضوع است که چگونه عوامل بیماری‌زا با
یکدیگر ارتباط برقرار کرده و گروهی تشکیل می‌دهند که قوی‌تر از تک‌تک سلول‌هاست.
تلاش می‌کنیم بفهمیم یک quorum دقیقاً چیست و چگونه عمل می‌کند».

این میکروکارخانه‌ها خود را روی یک الکترود پوشیده شده با چیتوسان در یک
ابزار میکروسیالی آرایش می‌دهند. هر یک از آنها مدول‌های مختلفی دارد که
عملکرد متفاوتی از خود نشان می‌دهند؛ از جمله این عملکردها می‌توان به
هدفگیری و گرفتن سلول‌های باکتری، تشخیص و گرفتن مواد خام از محیط اطراف و
تبدیل این مواد خام به مولکول‌های autoinducer و انتقال دوباره آنها به سطح
سلول‌های باکتری اشاره کرد.

بنتلر از نوعی باکتری استفاده کرد که در پاسخ به سیگنال‌دهی autoinducer یک
پروتئین فلورسانس را بیان می‌کند؛ این مولکول به دلیل فلورسانس بودن به
راحتی قابل مشاهده است. مولکول‌های autoinducer تولید شده توسط این
نانوکارخانه‌ها پاسخ حسگری حدآستانه را در باکتری‌ها کلید زده و موجب بیان
پروتئین فلورسانس گردید.

بنتلر می‌افزاید: «ما در حال توسعه سیستم‌هایی هستیم که امکان آرایش سریع و
مقرون به صرفه‌ی سامانه‌های زیستی پیچیده را روی ابزارها به نحوی ایجاد می‌کند
که این ابزار بتواند عملکردهای زیستی را بررسی کند».

مایکل شولر، متخصص مهندسی زیستی در دانشگاه کرنل این ابزارها را «بسیار
جذاب و نو» می‌داند. او می‌گوید با وجودی که گرفتن باکتری‌های حسگری
حدآستانه برای کنترل برخی از انواع باکتری‌ها بدون استفاده از آنتی‌بیوتیک‌ها
بسیار مهم است، هیجان‌انگیزترین قابلیت این نانوکارخانه‌ها امکان یکپارچه‌سازی
آنها با میکروسیالات یا نانوفناوری‌های دیگر است.

بنتلی امیدوار است در آینده بتوان سامانه‌های بسیار پیچیده زیستی را آرایش
داده و محیط دقیقی را که باکتری‌ها حس می‌کنند، ایجاد کرد. او همچنین
امیدوار است بتواند از این روش برای مطالعه سامانه‌های دیگری همچون سلول‌های
مخاطی و سرطانی استفاده نماید.