محققان یک سطح مسی جدید ساختند که بیش از ۱۰۰ برابر سریع‌تر و موثرتر از مس استاندارد باکتری‌ها را از بین می‌برد. این سطح می‌تواند به مبارزه با تهدید فزاینده اَبـَرمیکروب‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک کمک کند. روی این سطح مسی الگوهای نانومقیاسی قرار دارد که موجب بروز این رفتار جالب در سطح می‌شود.
سطح مسی نانوالگودار باکتری‌ها را صدبرابر سریع‌تر از بین می‌برد
این محصول جدید نتیجه یک پروژه تحقیقاتی مشترک دانشگاه RMIT و آژانس ملی علوم استرالیا، CSIRO است که یافته‌های آن به تازگی در نشریه Biomaterials منتشر شده است.
مس مدت‌هاست که برای مبارزه با گونه‌های مختلف باکتری، نظیر استاف طلایی (golden staph) استفاده می‌شود، زیرا یون‌های آزاد شده از سطح این فلز برای سلول‌های باکتری سمی هستند. اما این فرآیند زمانی که از مس استاندارد استفاده می‌شود بسیار کُند است و تلاش‌های قابل توجهی توسط محققان در سراسر جهان برای سرعت بخشیدن به آن در حال انجام است.
مان کیان از محققان این پروژه می‌گوید: «یک سطح مسی استاندارد حدود ۹۷ درصد استاف طلایی را در عرض چهار ساعت از بین می‌برد. به طرز باورنکردنی، زمانی که باکتری‌های استاف طلایی را روی سطح مسی خود قرار دادیم، بیش از ۹۹٫۹۹ درصد از سلول‌ها را تنها در دو دقیقه از بین برد. بنابراین این سطح نه تنها موثرتر است، بلکه ۱۲۰ برابر سریع‌تر نیز عمل می‌کند.»
به گفته کیان، نکته مهم این است که این نتایج بدون کمک هیچ دارویی به دست آمده است. او گفت: «ساختار مس ما نشان داده است که برای چنین باکتری رایجی بسیار قوی است.»
این تیم بر این باور است که پس از توسعه بیشتر، ممکن است طیف وسیعی از کاربردها برای این محصول جدید وجود داشته باشد، از جمله دستگیره‌های ضدمیکروب و سایر سطوح لمسی در مدارس، بیمارستان‌ها، خانه‌ها و حمل و نقل عمومی، و همچنین فیلترها در ماسک‌های ضد میکروبی یا سیستم‌های تهویه هوا و در ماسک‌های صورت نیز این فناوری قابل استفاده است.
این تیم اکنون به دنبال بررسی اثربخشی افزایش یافته مس در برابر SARS-COV-2، است. مطالعات دیگر حاکی از آن است که مس ممکن است در برابر ویروس‌ها نیز بسیار موثر باشد، که باعث شد آژانس حفاظت از محیط زیست آمریکا در اوایل سال جاری به طور رسمی سطوح مسی را برای استفاده ضد ویروسی تایید کند.
دکتر جکسون لی اسمیت، نویسنده ارشد مقاله مربوط به این پروژه، گفت که ساختار متخلخل منحصربه‌فرد مس کلید اثربخشی آن به‌عنوان یک قاتل سریع باکتری است. برای ساخت آلیاژ از فرآیند ریخته‌گری ویژه‌ای استفاده شد و اتم‌های مس و منگنز را به شکل‌های خاصی مرتب کرد. سپس اتم‌های منگنز با استفاده از یک فرآیند شیمیایی ارزان و مقیاس‌پذیر به نام «آلیاژ‌زدایی» از آلیاژ خارج شدند و مس خالص پر از حفره‌های نانومقیاس در سطح آن باقی ماند.
اسمیت گفت: «مس ما از حفره‌های ریزمقیاس شانه مانند تشکیل شده است و در داخل هر دندان از ساختار شانه حفره‌های بسیار کوچکتری در مقیاس نانو وجود دارد؛ در نتیجه این محصول مساحت سطح فعال عظیمی دارد. این الگو همچنین سطح را فوق‌آب‌دوست می‌کند، به‌طوری که آب به‌عنوان یک لایه صاف روی آن قرار می‌گیرد نه به صورت قطرات. اثر آبدوستی به این معنی است که سلول‌های باکتریایی برای حفظ شکل خود در محیط تلاش می‌کنند زیرا توسط نانوساختار سطحی کشیده می‌شوند، در حالی که الگوی متخلخل به یون‌های مس اجازه می‌دهد تا سریع‌تر آزاد شوند.»
اسمیت گفت: «این اثرات ترکیبی نه تنها باعث تخریب ساختاری سلول‌های باکتریایی می‌شود و آن‌ها را در مقابل یون‌های مس آسیب پذیرتر می‌کند، بلکه جذب یون‌های مس را به سلول‌های باکتریایی تسهیل می‌کند. این ترکیبی از اثرات است که منجر به از بین بردن سریع باکتری‌ها می‌شود.»
محققان در سراسر جهان به دنبال توسعه مواد و دستگاه‌های پزشکی جدیدی هستند که بتوانند با کاهش نیاز به آنتی‌بیوتیک‌ها، به کاهش فوق‌العاده مقاومت به آنتی‌بیوتیک کمک کنند.
لیانگ گفت: «عفونت‌های مقاوم به دارو در حال افزایش هستند و با ورود محدود آنتی‌بیوتیک‌های جدید به بازار، توسعه مواد مقاوم در برابر باکتری‌ها احتمالاً نقش مهمی در کمک به رفع این مشکل ایفا خواهد کرد.»
این محصول مسی جدید گزینه‌ای امیدوارکننده و مقرون به صرفه برای مبارزه با ابر میکروب ها ارائه می‌دهد. این فرآیند نوآورانه در حال ثبت شدن به صورت پتنت‌هایی در آمریکا، چین و استرالیا است.
