تکنیکی جدید برای کشتن سریع باکتری با استفاده از نور و دیسکهای طلا

تکنیکی جدید برای کشتن باکتریها در عرض چند ثانیه با استفاده از نانودیسکهای متخلخل طلایی و نور ابداع شده است. این روش می تواند روزی به بیمارستانها کمک کند تا برخی عفونتهای معمول را بدون آنتی بیوتیک درمان کنند و خطر مقاومت باکتری ها در برابر آنتی بیوتیک ها را برطرف سازند.

محققان تکنیکی جدید برای کشتن باکتریها در عرض چند ثانیه با استفاده از نانو دیسکهای طلایی متخلخل ابداع کرده اند. این تکنیک امروز در نشریه ی Optical Materials Express که توسط انجمن نور منتشر می شود بیان شده است. این روش می تواند روزی به بیمارستانها کمک کند تا برخی عفونتهای معمول را بدون آنتی بیوتیک درمان کنند و خطر مقاومت باکتری ها در برابر آنتی بیوتیک ها را برطرف سازند.

وی چوتن شی نویسنده ی مقاله ی منتشره و پروفسور دپارتمان مهندسی کامپیوتر و برق دانشگاه هوستون تگزاس می گوید: “با این روش تمام باکتریهای آزمون را به سرعت کشتیم یعنی در عرض 5 تا 25 ثانیه. این سرعت کشته شدن بسیار بالاست”.

دانشمندان نانو ذره هایی از جنس طلا را با ذوب کردن طلا و کوچک کردن و جدا سازی قطعات آن به حد نانومتر ساختند. یک نانومتر برابر با یک میلیاردم متر است. قطر موی انسان 50000 تا 100000 نانومتر است. زمانی که این قطعات طلا به اندازه ی نانومتر رسیدند میتوان آنها را به شکلهای میله، مثلث و دیسک (صفحه گرد) در آورد.

تحقیق پیشین نشان داده بود نانوذره های طلا با قدرت نور را جذب کرده و به سرعت فوتونها را به اندازه ای گرم می کنند که بتوانند سلولهای مجاور و از جمله سلولهای سرطانی و باکتریها را نابود سازند.

در سال 2013 شی و همکارانش در دانشگاه هوستون نوع جدیدی نانو ذره طلای دیسکی شکل تولید کردند که چند صد نانومتر قطر داشت. روی سطح دیسکها روزنه هایی ایجاد شد تا در عین حال که پایداری آنها حفظ می شد بهره گرماییشان بالاتر رود.

محققان نخستین گامها را برای آزمون ویژگیهای ضد میکروبی نانو ذرات در زمانی که با نور فعال می شدند برداشتند. آنها باکتریهایی از جمله اشریچیا کولی (باکتری خطرناک آلوده کننده ی غذا) و دو نوع باکتری مقاوم در برابر گرما که حتی در گرمترین محیطها نظیر چشمه های آبگرم پارک ملی یلواستون دوام می آورند را در آزمایشگاه کشت دادند.

پس از آن سلولهای باکتریها را روی سطح پوشش دار دیسکهای ریز نانویی قرار داده و با لیزر نور نزدیک فروسرخ به آنها تاباندند. سپس آزمونهای زیستی سلولها را بهمراه تصویرسازی SEM انجام دادند تا ببینند چند درصد از سلولها در برابر تابش نور زنده مانده اند.

با استفاده از دوربین تصویرسازی گرمایی تیم تحقیقاتی نشان داد دمای سطح ذرات بسرعت تا 180 درجه سانتیگراد رسید و شوک گرمایی به اطراف پراکند. در نتیجه تمام سولهای باکتری ظرف 25 ثانیه نابود شدند.

ای. کولی در برابر این روش کمترین مقاومت را داشت و تنها 5 ثانیه کافی بود تا در برابر تابش لیزر تمام سلولهایش بمیرند. دو باکتری دیگر ظرف بیست و پنج ثانیه کشته شدند که هنوز هم بسیار سریعتر از روشهای سنتی استریل سازی نظیر جوشاندن یا استفاده از اتوکلاو بود که از چند دقیقه تا یک ساعت زمان لازم داشتند تا عمل کشتن باکتریها کامل شود. به گفته ی شی این زمان از زمان لازم برای کشتن باکتریها با نانو ذرات پیشین هم بسیار کمتر بود (نانو ذرات پیشین در یک تا بیست دقیقه باکتریها را می کشتند)

در آزمایشهای کنترلی محققان دریافتند دیسکهای طلا یا نور لیزر به تنهایی قادر به کشتن این تعداد باکتری نیستند.

به گفته ی شی این روش پتانسیلهای فراوانی در حوزه ی زیست پزشکی دارد. در حال حاضر محققان بر روی استفاده از ذرات بعنوان پوشش ساده ی سوندهایی که وارد مجرای ادرار می شوند بررسی می کنند تا به این طریق عفنونتهای مجرای ادرار را کاهش دهند.

شی در این مورد می گوید: ” هر روشی که برای فعال سازی نیاز به نور دارد را می توان به راحتی کنار تخت بیمار عملیاتی کرد. و این کار بسیار راحت تر از بیرون آوردن و تمیز کردن یا حتی جایگزینی سوند می باشد”.

دیگر کاربردی که محققان در نظر دارند استفاده از نانو ذره ها بصورت پوشش فیلترهای کوچک آب است تا کیفیت آب مصرفی بالا رود.

منبع :ScienceDaily