العلماء يبتكرون ضمادة “ذكية” تستهدف البكتيريا الضارة

ابتكر الباحثون ضمادة ذكية للجروح يمكنها استشعار وجود البكتيريا الضارة والاستجابة لها عن طريق إطلاق المضادات الحيوية عند الحاجة فقط.

مهندسي الطب الحيوي في جامعة براون لقد صنعوا ضمادات للجروح لا تطلق المضادات الحيوية إلا عند اكتشاف البكتيريا الضارة. وفي دراسة جديدة، وجد الفريق أن هذه المادة قد تقضي بسرعة على التهابات الجروح وتسرع عملية الشفاء مع تقليل الاستخدام غير الضروري للمضادات الحيوية. إن الإفراط في استخدام المضادات الحيوية هو عامل رئيسي وراء مقاومة المضادات الحيوية والعدوى “المضادة للمضادات الحيوية” التي يصعب علاجها، والتي تقتل عشرات الآلاف من الناس في جميع أنحاء العالم كل عام.

المادة عبارة عن هيدروجيل ذكي مملوء بالمضادات الحيوية ومصمم ليتم تطبيقه مباشرة على الجرح تحت الضمادة. وهو يستجيب للإنزيم الذي تصنعه العديد من البكتيريا الضارة. عندما يكون هذا الإنزيم موجودًا، يبدأ الهيدروجيل في التحلل ويطلق المضادات الحيوية المخزنة بداخله. في حالة غياب البكتيريا الضارة، يظل الهيدروجيل سليمًا ويحافظ على الدواء مغلقًا.

وقالت أنيتا شوكلا، الأستاذة في كلية براون للهندسة التي قادت تطوير الهلام المائي الذكي: “إن مقاومة مضادات الميكروبات مشكلة كبيرة في جميع أنحاء العالم، لذلك نحن بحاجة إلى أساليب أفضل لكيفية استخدامنا للمضادات الحيوية”. “لقد طورنا مادة لا تطلق المضادات الحيوية إلا عند وجود البكتيريا الضارة، لذا فهي تحد من التعرض للمضادات الحيوية عندما لا تكون هناك حاجة إليها ولكنها لا تزال توفر هذه الأدوية المهمة عند الحاجة إليها.”

وفي الدراسة التي نشرت في تقدم العلوماختبر الباحثون الهلام المائي ووجدوا أنه انتقائي للغاية للإنزيمات التي تنتجها البكتيريا الشائعة التي تسبب التهابات الجروح. وتشير النتائج أيضًا إلى أن المادة قد تزيل الالتهابات وتدعم التئام الجروح بشكل أكثر فعالية من ضمادات الهيدروجيل المستخدمة حاليًا في الرعاية السريرية.

كيف يعمل الهيدروجيل المطلق للمضادات الحيوية

الهلاميات المائية هي مواد تشبه الهلام، وتتكون في معظمها من الماء وجزيئات البوليمر الطويلة. تعمل الجزيئات الأصغر التي تسمى الروابط المتشابكة على ربط هذه البوليمرات معًا وتساعد الهيدروجيل في الحفاظ على بنيته. بالنسبة لهذه المادة، استخدم الفريق رابطًا متشابكًا يتحلل عندما يواجه إنزيمات تعرف باسم بيتا لاكتاماز، والتي تنتجها أنواع عديدة من البكتيريا. بمجرد أن يبدأ هذا الانهيار، يتفكك الهيدروجيل ويطلق المضادات الحيوية في الداخل.

في اختبارات طبق بتري، تتحلل المادة فقط عند وجود البكتيريا الضارة التي تنتج البيتا لاكتاماز. عند تعرضه فقط للبكتيريا غير الضارة التي لا تصنع هذه الإنزيمات، بقي الهيدروجيل سليمًا ولم يعزز مقاومة المضادات الحيوية أثناء التعرض طويل الأمد للضمادات.

وقال الباحثون إن حساسية البيتا لاكتاماز مهمة لأنها تساعد على ضمان إطلاق المضادات الحيوية فقط عند وجود البكتيريا المسببة للعدوى. وهذا يمكن أن يقلل بشكل كبير من التعرض للميكروبات الصحية التي تعيش عادة على الجلد.

ووجدت الدراسة أيضًا أن المادة تحتفظ بإحكام بحمولتها من المضادات الحيوية حتى يحدث الانهيار. وقال شوكلا: “هذه تركيبة مستقرة للغاية ولا تسمح للدواء بالتسرب”. “إنها محاصرة حقًا هناك حتى تكون هناك كمية كبيرة من إنتاج البيتا لاكتاماز التي يمكن أن تسبب تحلل الهيدروجيل.”

تظهر دراسات الماوس إزالة فائقة للعدوى

وفي تجارب الفئران، وجد الباحثون أن تطبيق واحد للهيدروجيل يقضي تمامًا على العدوى البكتيرية في جرح التآكل. كما كان أداء الضمادة الجديدة أفضل من الضمادة المضادة للميكروبات المستخدمة على نطاق واسع في إزالة البكتيريا وشفاء الجروح.

بشكل عام، تشير النتائج إلى استراتيجية جديدة محتملة لعلاج التهابات الجروح مع الحفاظ على فعالية المضادات الحيوية المهمة. تشير الدراسات أن العدوى المقاومة للمضادات الحيوية تقتل أكثر من مليون شخص في جميع أنحاء العالم كل عام. وبدون بذل الجهود للحد من الإفراط في استخدام المضادات الحيوية، يمكن أن ترتبط مقاومة مضادات الميكروبات بما يقرب من 10 ملايين حالة وفاة سنويا بحلول عام 2050.

وخلص الباحثون إلى أن “النتائج التي توصلنا إليها تشير إلى أن هذه الهلاميات المائية الذكية المستجيبة للإنزيم البكتيري لديها القدرة على القضاء على العدوى بشكل مستهدف عند الطلب مع تقليل التعرض غير الضروري للمضادات الحيوية”. “من خلال إطلاق المضاد الحيوي فقط في وجود البكتيريا المنتجة للبيتا لاكتاماز، يوفر نظام الهيدروجيل لدينا علاجًا فعالًا مع تقليل التعرض لمقاومة المضادات الحيوية.”

لقد حصل الفريق على براءة اختراع لهذه المادة ويواصل تطوير التكنولوجيا من أجل تسويقها تجاريًا في المستقبل.

المرجع: “الهلاميات المائية البكتيرية المستجيبة للإنزيمات لتحفيز إيصال المضادات الحيوية إلى الجروح المصابة” بقلم أكرم عباسي، وأليك ماكول، وتشاوي جيانغ، وبريان دبليو ليبلانك، وأنيتا شوكلا، 20 مارس 2026، تقدم العلوم.
دوى: 10.1126/sciadv.adz0786

تم دعم هذا العمل من قبل صندوق الدكتور رالف وماريان فالك للأبحاث الطبية.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.