Effective eradication of multidrug-resistant Acinetobacter baumannii biofilm using hesperetin-silver nanoformulation

في المستشفيات، تُخاض غالباً حرب صامتة ضد البكتيريا التي تعلمت كيف تتجاهل الأسلحة التي يستخدمها الأطباء لقتلها. ومن بين هذه الغزاة العنيدين جُرثومة تُسمى "الراكدة البومانية" (Acinetobacter baumannii). إنها كائن مجهري صلب يزدهر في البيئات الطبية، مسبباً عدوى خطيرة للمرضى الذين يعانون من ضعف في جهاز المناعة. وما يجعل هذه الجرثومة خطيرة بشكل خاص هو قدرتها على بناء درع واقٍ حول نفسها، يُعرف باسم "الغشاء الحيوي" (biofilm). تخيل الغشاء الحيوي كمدينة محصنة ولزجة تبنيها البكتيريا لتختبئ من المضادات الحيوية ودفاعات الجسم المناعية. وبمج¯بناء هذا الدرع، غالباً ما تفشل الأدوية القياسية، مما يترك الأطباء بخيارات قليلة جداً. وقد صنفت منظمة الصحة العالمية هذه الجرثومة تحديداً كأولوية قصوى للعلاجات الجديدة لأن مقاومتها للأدوية تنتشر بسرعة، مما يهدد بجعل العدوى الشائعة مميتة مرة أخرى.

لقد شرع باحثون في الهند في إيجاد طريقة جديدة لاختراق هذا الدرع باستخدام مزيج من الطبيعة وتكنولوجيا النانو. بدأوا بجمع عينات من مرضى في مستشفى كانوا يعانون من إصابات في جلودهم أو رئاتهم أو مسالكهم البولية. ومن هذه العينات، عزل الفريق ثلاث سلالات متميزة من بكتيريا "الراكدة البومانية" المقاومة للأدوية. ولرؤية ما إذا كان بإمكانهم إضعاف الجرثومة، اختبر الفريق أولاً عدة مركبات نباتية طبيعية، تُعرف باسم "الفيتوكيميكالز" (phytochemicals)، والتي توجد في الفواكه والأعشاب. لقد جربوا مواد مثل الكركمين، الموجود في الكركم، والكيرسيتين، الموجود في البصل والتفاح، لمعرفة أيهما يمكنه وقف نمو البكتيريا. ومن بين خمسة مرشحين اختبروهم، أظهر مركب يسمى "هيسبيريتين"، الموجود في الحمضيات مثل البرتقال والجريب فروت، أكبر قدر من الواعدة؛ حيث أحدث أكبر "منطقة تثبيط"، مما يعني أنه كان الأكثر فعالية في منع انتشار البكتيريا على طبق الاختبار.

ومع ذلك، فإن الهيسبيريتين بمفرده لديه قصور: فهو لا يذوب جيداً في الماء، مما يجعل من الصعب على الجسم امتصاصه واستخدامه بفعالية. ولحل هذه المشكلة، ابتكر العلماء نظام توصيل دقيقاً. فقد خلطوا الهيسبيريتين مع أيونات الفضة لإنشاء ما يسمى "جسيمات الفضة النانوية". في هذه العملية، يعمل الهيسبيريتين كغلاف يلتف حول الفضة، مكوناً كرات صغيرة بحجم الفيروس تقريباً. وقد أكد الباحثون حجم وشكل هذه الجزيئات باستخدام مجاهر قوية وماسحات ضوئية، للتحقق من نجاحهم في إنشاء خليط مستقر ومتجانس. وقد صُمم هذا التركيب الجديد، الذي أطلقوا عليه اسم (Hes-AgNPs)، ليجمع بين القوة الطبيعية لمركب الحمضيات والقدرة المعروفة للفضة على قتل البتكيريا.

وعندما اختبروا هذا التركيب النانوي الجديد ضد البكتيريا العنيدة، كانت النتائج مذهلة. فقد قاس الفريق كمية المادة اللازمة لوقف نمو البكتيريا، وهي قيمة تُعرف باسم "التركيز المثبط الأدنى". ووجدوا أن جسيمات الهيسبيريتين والفضة النانوية كانت أكثر قوة بكثير من الهيسبيريتين وحده. فبينما تطلب المركب الطبيعي جرعة أعلى ليعمل، حققت الجسيمات النانوية نفس النتيجة بكمية أقل بكثير من المواد. والأهم من ذلك، اختبر الباحثون التركيبة ضد الأغشية الحيوية، تلك الدروع الواقية الصلبة التي بنتها البكتيريا بالفعل. واكتشفوا أن تركيزاً معيناً من الجسيمات النانوية كان قادراً على محو هذه الأغشية الحيوية المتكونة مسبقاً تماماً، وقتل البكتيريا داخل الدرع. وفي المق المقابل، تطلب الهيسبيريتين وحده جرعة أعلى بكثير لتحقيق تأثير مماثل.

ولضمان أن يكون هذا العلاج الجديد آمناً للبشر، تحقق الفريق من كيفية تفاعله مع خلايا الدم الحمراء. فقد عرضوا خلايا الدم البشرية لكميات مختلفة من الهيسبيريتين والجسيمات النانوية لمعرفة ما إذا كان سيؤدي إلى انفجار الخلايا أو تسربها، وهو علامة على السمية. ووجدوا أن جسيمات الهيسبيريتين والفضة النانوية كانت لطيفة للغاية على خلايا الدم، حيث لم تسبب سوى ضرر ضئيل جداً حتى عند الجرعات العالية. وكان هذا اكتشافاً حاسماً لأن أنواعاً أخرى من جسيمات الفضة النانوية، المصنوعة بدون الغطاء الطبيعي، تسببت في ضرر كبير لخلايا الدم. ويبدو أن غطاء الهيسبيريتين الطبيعي قد حمى الدم مع السماح للفضة بمهاجمة البكتيريا في الوقت نفسه. وتخلص الدراسة إلى أن هذا المزيب المحدد يقدم طريقة قوية وآمنة لتدمير الأغشية الحيوية للبكتيريا المقاومة للأدوية، مما يشير إلى أنه قد يكون أداة قيمة في المعركة ضد العدوى التي لا تستطيع الأدوية الحالية علاجها.