تعاون علمي بين إيران وإيرلندا يفتح آفاقاً جديدة لتطوير أجهزة نانوية مضادّة للبكتيريا

أفادت وکالة آنا الإخباریة، تُعرف هذه المولّدات بقدرتها على استمداد الطاقة من الحركات الفيزيائية، وقد استقطبت خلال العقود الأخيرة اهتماماً واسعاً في قطاعات صناعية متعدّدة، خصوصاً في مجال الأجهزة القابلة للارتداء والتجهيزات الطبية. غير أن التحدّي الأبرز يكمن في تماس هذه الأجهزة المباشر مع الجلد وما يرافقه من خطر تكاثر البكتيريا، ما يجعل دراسة التفاعلات بين الشحنة الكهربائية والمواد المضيفة ونمو البكتيريا أمراً بالغ الأهمية.

في إطار هذا البحث الشامل، درس العلماء الإيرانيون والإيرلنديون تأثير قطبية الشحنات الكهربائية ونوعية المواد المضيفة في مكافحة البكتيريا. وتم اختبار ذلك على نوعين من البكتيريا سالبة الغرام، إيشيريشيا كولاي (E. coli) وستافيلوكوكوس أوريوس (S. aureus).

كيف تتحكم الشحنات الكهربائية في نمو البكتيريا؟

أظهرت النتائج أنّ استخدام مواد مضيفة ذات شحنة موجبة ـ مثل الألمنيوم أو أكسيد الغرافين ـ يؤدي إلى تثبيط ملحوظ لنمو البكتيريا. ويعود هذا التأثير إلى التفاعلات الكهروستاتيكية بين البكتيريا والمواد المضيفة، التي تسحب الإلكترونات من السلسلة التنفّسية للبكتيريا، ما يعرقل إنتاج طاقتها ويوقف نموها. لوحظ هذا السلوك بشكل خاص عند استخدام الألمنيوم وأكسيد الغرافين.

أما عند وجود شحنات سالبة، فقد تبيّن أنّ التأثير المضاد للبكتيريا يختلف بحسب نوع المادة. ففي حين لم يُظهر الألمنيوم فعالية تُذكر، برز أكسيد الغرافين بأداء متفوق، إذ يعزى ذلك إلى إنتاج أنواع الأوكسجين التفاعلية (ROS) على سطحه، والتي تؤثر مباشرة في الخلايا البكتيرية وتسرّع من تثبيط نموها.

هل تؤثر طبيعة المادة المضيفة في الفعالية المضادّة للبكتيريا؟

تشير نتائج الدراسة إلى أنّ اختيار المادة المضيفة يلعب دوراً محورياً في الأداء المضاد للبكتيريا لمولّدات TENGs. فقد تبيّن أنّ أكسيد الغرافين يتمتع بميزة استثنائية، إذ يجمع بين إنتاج ROS وتثبيط العمليات البيوكيميائية داخل البكتيريا، ما يمنحه فعالية أعلى مقارنة بالألمنيوم الذي يقتصر تأثيره على امتصاص الإلكترونات.

الانعكاسات المستقبلية على تصميم الأجهزة القابلة للارتداء

تفتح هذه النتائج آفاقاً واسعة لتطوير أجهزة قابلة للارتداء تجمع بين إنتاج الطاقة من حركة الجسم والقدرة على مقاومة البكتيريا. ويمكن أن يكون لهذا الابتكار قيمة خاصة في المجالات الصحية والبيوميديكالية، حيث تبرز الحاجة إلى حلول تحدّ من انتقال العدوى.

لقد أثبت التعاون البحثي الإيراني ـ الإيرلندي أنّ مولّدات TENGs، ولا سيما عند دمجها بمواد مثل أكسيد الغرافين، يمكن أن تتحول إلى أدوات فعّالة في مكافحة الأمراض البكتيرية. ويمثل هذا الإنجاز خطوة مهمة نحو تصميم جيل جديد من الأجهزة الطبية والذكية التي لا تقتصر وظائفها على الأداء التقليدي، بل تقدم أيضاً ميزات صحية متقدمة للمستخدمين.