این پارچه‌ دشمن میکروب‌هاست

یکی از مهم‌ترین کاربردهای نانوذرات تولیدی به‌وسیله میکروارگانیسم‌ها، حوزه پزشکی است. در ساختار بانداژ زخم و همچنین ابزارهایی که در بدن کار گذاشته می‌شود، می‌توان از نانوذراتی که به روش زیستی تولید شده است، استفاده کرد. یکی دیگر از کاربردهای این نانوذرات استفاده از آن در صنعت پوشاک است. این نانوذرات منشا آلی دارد و بنابراین با بدن سازگار است و می‌تواند خواص ضدمیکروبی هم داشته باشد. پژوهشگران دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات فارس با شناسایی میکروارگانیسم‌های جدیدی که توانایی تولید نانوذرات طلا و نقره را دارد، پارچه‌های ضد میکروب سازگار با بدن تولید کرده‌اند. این طرح با راهنمایی دکتر مجیر باصری صالحی، دکتر سیما افشارنژاد و دکتر جواد بهروان انجام شده است. با دکتر پرستو پورعلی، دانش‌آموخته دکتری رشته میکروبیولوژی و مجری این طرح گفت‌وگو کرده‌ایم تا ببینیم این پارچه‌ها چه خواصی دارد و قرار است چه کاربردی داشته باشد.

چرا استفاده از نانوذرات در حوزه پزشکی تا این حد مورد توجه بوده است؟

وقتی شما فلز را به ذراتی در مقیاس نانو تبدیل می‌کنید، بعضی از خواص آن تغییر می‌کند. بنابراین نانوذرات با درنظر گرفتن خواص و ویژگی‌های متفاوتی که از خود نشان می‌دهد، نه تنها در حوزه پزشکی بلکه در دیگر حوزه‌های علمی نیز مورد توجه قرار می‌گیرد.

چرا از میان انواع نانوذرات، سراغ نانوذرات طلا و نقره رفته‌اید؟

از میان انواع فلزات، برخی برای استفاده در بدن مناسب‌تر است؛ چراکه این فلزات با بدن سازگار است یا پس زده نمی‌شود. برای مثال به همین دلیل در درمان افرادی که دچار شکستگی‌های استخوانی می‌شوند از پلاتین استفاده می‌شود. در حقیقت این فلزات با بدن سازگار است و بدن نسبت به آنها واکنشی نشان نمی‌دهد. پلاتین، طلا و نقره از جمله عناصر فلزی است که در این گروه قرار می‌گیرد. این عناصر نه تنها در بدن بی‌اثر است، بلکه موجب واکنش‌های مفیدی هم در بدن می‌شود. در حوزه پزشکی می‌توان از این فلزات در ابعاد نانو به عنوان روکش برای پلاتین‌ها استفاده کرد. پوشش نانوذرات فلزی موجب استحکام بیشتر پلاتین‌ها می‌شود. برای مثال اگر ماده دندانی را با نانوذرات فلزی ترکیب کنید این ماده دندانی از نظر مکانیکی استحکام بیشتری پیدا می‌کند. علاوه بر این، اگر این نانوذره خواص آنتی‌باکتریال یا ضدمیکروبی داشته باشد، وقتی در بدن قرار می‌گیرد بتدریج این خواص را از خود نشان می‌دهد و می‌تواند از قرارگیری باکتری‌ها در سطح ایمپلنتی که در بدن قرار گرفته جلوگیری کند. از میان نانوذرات فلزی، نانوذرات طلا و نقره خواص ضد میکروبی دارد. به همین علت ما در این طرح تحقیقاتی سراغ نانوذرات طلا و نقره رفته‌ایم تا بتوانیم از خواص ضدمیکروبی آنها استفاده کنیم.

آیا خواص ضدمیکروبی این پارچه‌ها با گذشت زمان و براثر شست‌وشو کاهش پیدا می‌کند؟

پس از استقرار و تثبیت این نانوذرات در بافت پارچه، چندبار پارچه‌ها را به صورت آزمایشی شسته و خشک کردیم و پس از آن خواص ضدمیکروبی پارچه‌ها را بار دیگر مورد بررسی قرار دادیم و مشاهده کردیم در این خواص تا سه بار پس از شست‌وشو تغییری ایجاد نمی‌شود. البته پارچه‌های نانو پس از چند بار شست‌وشو بتدریج خواص‌شان را از دست می‌دهند.

فرآیند تولید این نانو پارچه‌ها چگونه است؟

برای نانو کردن پارچه باید آن را داخل محلول نانوذرات تولید شده قرار داد. نانو ذرات با توجه به ریز بودنشان بین ذرات پارچه قرار می‌گیرند، وقتی پارچه در تماس با سطح بدن قرار می‌گیرد این نانوذرات بتدریج آزاد می‌شود و به همین دلیل این پارچه می‌تواند از خود خواص ضدمیکروبی نشان دهد. بنابراین طبیعی است چنین خاصیتی پایدار نباشد و بتدریج از دست برود؛ زیرا نانوذراتی که در بافت پارچه قرار می‌گیرد هیچ پیوند شیمیایی برقرار نمی‌کنند.

بیشترین کاربرد این پارچه‌ها را کجا می‌توان یافت؟

بیشترین کاربرد این پارچه‌ها در تولید بانداژ، لباس‌های یکبار مصرف بیمارستانی و ملحفه بیماران است. یکی از مشکلاتی که در بیمارستان‌ها با آن مواجهیم، عفونت‌های بیمارستانی مقاوم به آنتی‌بیوتیک‌هاست که براحتی درمان نمی‌شود. نانوذرات طلا و نقره موجود در این پارچه‌ها همزمان چند محل سلولی مانند DNA یا RNA را هدف قرار می‌دهند. چون این فرآیند همزمان در سلول میکروبی انجام می‌شود، می‌توان میکروب‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک را هم به کمک این نانوذرات از بین برد. کمتر میکروبی را می‌توان یافت که به نانوذرات نقره و طلا مقاوم شده باشد. به همین علت در بیمارستان‌ها با توجه به این که با مشکل عفونت‌های بیمارستانی و عفونت‌های مقاوم به چند دارو مواجه هستیم، می‌توان با استفاده از نانو پارچه‌ها از گسترش و شیوع عفونت‌های بیمارستانی جلوگیری کرد.

در این میان آیا نوع پارچه اولیه که قرار است با نانویی‌شدن خاصیت ضدمیکروبی پیدا کند، مهم است؟

فرآیند تولید این پارچه‌ها درست همانند تولید پارچه‌های معمولی است و در پایان، مرحله‌ای برای نانو کردن این پارچه‌ها افزوده می‌شود. هر پارچه را می‌توان به این روش ضدمیکروبی کرد. البته فشردگی الیاف پارچه‌ها در این رابطه نقش مهمی دارد. هر چه پارچه الیاف فشرده‌تری داشته باشد و بتواند نانوذرات بیشتری را در خود گرفتار کند پارچه خواص ضدمیکروبی بهتری پیدا می‌کند. بنابراین خواص ضدمیکروبی پارچه‌های مختلف مانند ریون، ساتن، کرپ و کتان با هم متفاوت است.

در چه زمینه‌های دیگری می‌توان از نانوذرات طلا و نقره زیستی استفاده کرد؟

علاوه بر تولید پارچه در تهیه فیلتر آب، فیلتر تصفیه هوا یا آب هم می‌توان از این نانوذرات استفاده کرد. علاو بر این می‌توان نانوذرات طلا و نقره را در پلیمرهای باکتریایی وارد کرد و سپس از پلیمرهای باکتریایی که کاربردهای متنوعی دارد در زمینه‌های مختلف استفاده کرد. برای مثال می‌توان از پلیمرهای باکتریایی به عنوان پوشاننده زخم استفاده کرد یا از نانوذرات طلا که خواص آنتی باکتریال دارد برای عکسبرداری از داخل بدن بهره برد. این نانوذرات به داخل بدن تزریق شده و در داخل بافت توموری که فعالیت بیشتری دارد جمع می‌شود و به این ترتیب می‌توان بافت سالم و بافت توموری را از طریق عکسبرداری از هم تشخیص داد و شناسایی کرد. معلوم است اگر این ذرات خواص ضدمیکروبی داشته باشد و بتواند واکنش میکروبی را مهار کند، به مراتب بهتر است. اگر در عکسبرداری‌ها مواد شیمیایی به بدن تزریق کنیم می‌تواند به بدن آسیب رسانده و به ایجاد مسمومیت منجر شود، اما ذرات بیولوژیک این محدودیت‌ها را ندارد. در داروسازی یا ژن‌درمانی هم می‌توان از نانوذرات طلا که به روش بیولوژیک تولید شده است، استفاده کرد.

تولید نانوذرات به کمک میکروارگانیسم

البته این نخستین بار نیست که نانوذرات طلا و نقره تولید می‌شود. در بسیاری از مراکز تحقیقاتی تولید نانوذرات طلا و نقره با موفقیت انجام شده، اما آنچه اهمیت دارد بیولوژیک یا منشأ زیستی این ذرات تازه تولید شده است. تولید نانوذرات به روش بیولوژیک یا زیستی، علم جدیدی است. در این روش از میکروب‌ها برای تولید نانوذرات استفاده می‌‌شود و در مراحل بعدی این نانوذرات را از میکروب‌ها استخراج و پاکسازی می‌کنند تا در نهایت بتوانند از این نانوذرات علیه خود میکروب‌ها استفاده کنند. کار تحقیقاتی که در دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات فارس انجام شده از ابعاد مختلفی حائزاهمیت است. نخست این که پژوهشگران این مرکز آموزشی یک روش جدید بیولوژیک برای تولید نانوذرات ابداع کرده‌اند که به زمان کمتری نیاز داشته و مشکل بوی نامطبوع محیط کشت را نیز برطرف می‌کند. کار دیگری که انجام داده‌اند تولید پارچه‌های نانو بیولوژیک است.

بسیاری از کارخانه‌های داخلی در کشور پارچه نانو تولید می‌کنند، اما نانوذراتی که در تولید پارچه‌های تولید فصلی مورد استفاده قرار می‌گیرد به روش شیمیایی به دست آمده که ممکن است باعث ایجاد مسمومیت شود و با بدن سازگار نباشد. برای مثال ممکن است نانوذرات نقره‌ای که در روش شیمیایی تولید می‌شود قدری ناخالصی داشته باشد و یکسری مواد شیمیایی که در واکنش تولید ایجاد شده روی سطح نانوذرات نقره را بپوشاند و بعد از تولید نانوذرات نتوانند این ناخالصی را از روی سطح ذرات جدا کنند و در نهایت باعث سمیت شود یا این که در محیط زیست آلودگی ایجاد کند. در روش جدید، برای نانو کردن پارچه‌ها از روش بیولوژیک استفاده می‌شود که در مقایسه آلودگی بسیار کمتری دارد و در بعضی موارد خواص بهتری هم از خود نشان می‌دهد. اساسا فناوری تولید نانوذرات به کمک باکتری‌ها روشی دوستدار محیط زیست است و از آن به عنوان فناوری سبز نام برده می‌شود، چراکه هیچ آسیبی به محیط زیست نمی‌رساند.

فرانک فراهانی‌جم / گروه دانش