Compartive study of antimicrobial propeties of gold nanoparticles

في المعركة المستمرة ضد العدوى البكتيرية، يعتمد الأطباء على أداة قوية: المضادات الحيوية. صُممت هذه الأدوية لوقف البكتيريا الضارة من التكاثر أو لقتلها تماماً، مما يسمح لجسم الإنسان بالتعافي. ومع ذلك، فإن البكتيريا ذكية ومتكيفة؛ فمع مرور الوقت، تعلمت العديد منها مقاومة هذه العقاقير، مما جعل الإصابات التي كانت تُعالج ذات يوم خطيرة مرة أخرى. وعندما تفشل الأدوية القياسية، يبحث العلماء عن طرق جديدة للمواجهة، وغالباً ما يتجهون إلى العالم المجهري لاستلهام الأفكار. أحد مجالات الاهتمام هذه هو جزيئات الذهب النانوية. وهي جزيئات ذهب متناهية الصغر، صغيرة جداً لدرجة أن مئات منها يمكن أن تتسع في عرض شعرة بشرية واحدة. وبينما تُعرف جزيئات الذهب النانوية بخصائصها المضادة للميكروبات والمحفزة للاستجابة المناعية، يبحث الباحثون الآن فيما إذا كان بإمكان هذه النقاط المجهرية مهاجمة البكتيريا مباشرة بمفردها، أو ما إذا كانت الدراسات المستقبلية باستخدام جزيئات الذهب النانوية الوظيفية قد تساعد في الوقاية من مقاومة مضادات الميكروبات.

لقد شرع فريق من الباحثين من جامعة كارناتاكا الحكومية المفتوحة في الهند في اختبار هذه الفكرة ضد نوع محدد وعنيد من البكتيريا يسمى "كليبسيلا نيوموني" (Klebsiella pneumonia). هذه البكتيريا هي سبب شائع للإصابات الخطيرة، بما في ذلك تلك الموجودة في الجروح الشديدة. ولإيجاد الإجابة، أخذ العلماء عينات من مريض يعاني من عدوى شديدة تُعرف باسم "غرغرينا فورنييه" (Fournier's gangrene). قاموا بزراعة البكتيريا في بيئة مختبرية على أطباق مغذية خاصة لضمان العمل مع مستنبت نقي. وبمجرد أن أصبحت البكتيريا جاهزة، أعد الفريق اختباراً يحاكي الطريقة التي يفحص بها الأطباء مدى فعالية الدواء. قاموا بنشر البكتيريا بالتساوي عبر سطح هلامي وقطعوا آباراً صغيرة، أو ثقوباً، فيه. وفي هذه الثقوب، وضعوا مواد مختلفة لمعرفة أي منها سيوقف نمو البكتيريا في المنطقة المحيطة.

تضمن الاختبار ثلاث مواد محددة ومجموعة ضابطة واحدة. تلقت بئران دفعات مختلفة من جزيئات الذهب النانوية، مصدرها شركات أدوية مختلفة. وتلقت بئر ثالثة مزيجاً قياسياً قوياً من المضادات الحيوية المعروف باسم "أموكسيسيلين وكلافولانات البوتاسيوم". أما البئر الرابعة فقد تُرِكت فارغة مع سائل حامل فقط، ليكون بمثابة "شيك على بياض" للتأكد من أن أي نتائج تعود إلى المواد نفسها وليس إلى السائل الذي توجد فيه. ثم تُرِكت الأطباق في بيئة دافئة لمدة يومين، مما سمح للبكتيريا بالنمو وللمواد بالتفاعل معها. وقام العلماء بقياس الدوائر الشفافة التي تشكلت حول الآبار، والمعروفة باسم "مناطق التثبيط". وتعني الدائرة الشفافة الأكبر أن المادة كانت أكثر فعالية في إيقاف البواكتيريا.

بعد أربع وعشرين ساعة، كانت النتائج واضحة. أحدث المضاد الحيوي منطقة شفافة أكبر بشكل ملحوظ من أي من عينات جزيئات الذهب النانوية، بينما لم تظهر البئر الفارغة أي تأثير على الإطلاق. وأصبح الفرق أكثر وضوحاً بعد ثمان وأربعين ساعة؛ حيث أنتج المضاد الحيوي منطقة شفافة يبلغ قطرها 23 ملم. وفي المقابل، خلفت الدفعة الأولى من جزيئات الذهب النانوية منطقة قدرها 18 ملم، بينما نجحت الدفعة الثانية في تحقيق 15 ملم فقط. وظلت البئر الفارغة دون تغيير، حيث نمت البكتيريا حتى حافتها تماماً. وتظهر هذه القياسات أنه على الرغم من امتلاك جزيئات الذهب النانوية بعض القدرة على إبطاء البكتيريا، إلا أنها لم تكن بنفس فعالية علاج المضادات الحيوية القياسي في هذا الاختبار المحدد.

لاحظ الباحثون أن النتائج جاءت مع قيود معينة. فالذهب معدن ثقيل لا يذوب بسهولة في الماء، مما يجعل من الصعب تحضيره في شكل سائل لهذه الأنواع من الاختبارات. وبسبب ذلك، فإن طريقة حركة الجزيئات النانوية عبر الهلام (الأجار) ليست مفهومة تماماً، وقد لا تكون الطرق القياسية المستخدمة لاختبار المضادات الحيوية مناسبة تماماً لقياس قوة جزيئات الذهب النانوية. وتخلص الدراسة إلى أنه تحت هذه الظروف المحددة، كان النشاط المضاد للميكروبات لجزيئات الذهب النانوية ضد هذه البكتيريا تحديداً ضئيلاً مقارنة بالمضاد الحيوي. ويقترح المؤلفون أن العمل المستقبلي قد يحتاج إلى التركيز على تعديل سطح هذه الجزيئات الذهبية لجعلها أكثر فعالية، بدلاً من الاعتماد على المادة الخام وحدها. وفي الوقت الحالي، تشير البيانات إلى أنه على الرغم من أن جزيئات الذهب النانوية تحمل وعوداً، إلا أنها ليست بعد بديلاً لعلاجات المضادات الحيوية الراسخة في علاج هذا النوع من العدوى.