في عالم يتزايد فيه الاعتماد على المواد المضادة للبكتيريا، يقدم الجرافين حلاً مبتكرًا وفعالًا لمواجهة الجراثيم الخارقة دون التأثير على صحة الإنسان.
الجرافين: سلاح فعال ضد الجراثيم الخارقة
تعتبر النظافة أمرًا ضروريًا للأشياء اليومية التي تتلامس بشكل وثيق مع الجسم، مثل الملابس والأقنعة وفرشاة الأسنان. وقد اكتشف العلماء كيف يمكن للجرافين القضاء على البكتيريا بشكل انتقائي مع الحفاظ على سلامة الخلايا البشرية. يشير هذا الاكتشاف إلى فئة جديدة من المواد المضادة للبكتيريا التي يمكن أن تكون آمنة للبشر وتقلل الاعتماد على المضادات الحيوية التقليدية.
آلية عمل أكسيد الجرافين
أعلنت KAIST مؤخرًا أن فريق بحث تعاوني بقيادة البروفيسور سانغ أوك كيم من قسم علوم وهندسة المواد والبروفيسور هيون جونغ تشونغ من قسم العلوم البيولوجية قد حددوا الآلية الكامنة وراء الخصائص المضادة للبكتيريا لأكسيد الجرافين (GO). تتكون هذه المادة من طبقة ذرية واحدة من الكربون مع مجموعات الأكسجين المرتبطة بها، مما يمنحها القدرة على التشتت جيدًا في الماء وأداء مجموعة من الوظائف.
حتى الآن، لم يفهم العلماء تمامًا كيف حقق الجرافين تأثيراته المضادة للبكتيريا. توفر هذه الدراسة أدلة واضحة على المستوى الجزيئي تشرح كيفية عمل المادة.
العمل الانتقائي المضاد للبكتيريا
وجد الباحثون أن أكسيد الجرافين ينفذ ما وصفوه بـ “العمل الانتقائي المضاد للبكتيريا”. فهو يلتصق بأغشية البكتيريا ويعطلها بينما يترك الخلايا البشرية دون أن تتأثر. تشبه هذه العملية كيفية التصاق المغناطيس بمعادن معينة فقط.
تأتي هذه الانتقائية من مجموعات تحتوي على الأكسجين على سطح أكسيد الجرافين. ترتبط هذه المجموعات على وجه التحديد بجزيء يسمى POPG، الموجود في أغشية الخلايا البكتيرية ولكن ليس في الخلايا البشرية. بعبارات بسيطة، يحدد أكسيد الجرافين السمة الفريدة للبكتيريا، ويرتبط بها، ويكسر بنية الخلية. تشكل الفوسفوليبيدات الغشاء المحيط بالخلايا، وPOPG هو نوع موجود بشكل رئيسي في البكتيريا.
فعالية الجرافين ضد الجراثيم الخارقة
عند تطبيقها على شكل ألياف نانوية، كانت هذه المادة قادرة على إيقاف نمو مجموعة واسعة من البكتيريا الضارة، بما في ذلك الجراثيم المقاومة للمضادات الحيوية. وأظهرت الاختبارات التي أجريت على الحيوانات أيضًا أنه ساعد على التئام الجروح بسرعة أكبر دون التسبب في التهاب.
ميزة أخرى هي المتانة. احتفظت الألياف المصنوعة من أكسيد الجرافين بخصائصها المضادة للبكتيريا حتى بعد الغسيل المتكرر، مما يشير إلى إمكانية قوية للاستخدام في الملابس والأقمشة الطبية والتطبيقات العملية الأخرى.
تطبيقات الجرافين في العالم الحقيقي
يتم استخدام هذه التكنولوجيا بالفعل في المنتجات الاستهلاكية. باعت فرشاة أسنان جرافين مضادة للبكتيريا تم تطويرها من خلال براءات اختراع من الشركة الناشئة التي تقودها هيئة التدريس “Materials Creation Co., Ltd.”، أكثر من 10 ملايين وحدة، مما يدل على نجاح تجاري قوي. بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام مادة الجرافين تكس، وهي مادة نسيجية تتضمن هذه التكنولوجيا، في الزي الرسمي الذي يرتديه فريق التايكوندو الاستعراضي في أولمبياد باريس 2024. ومن المتوقع أيضًا أن يظهر بملابس رياضية عملية في الأحداث الكبرى القادمة مثل دورة الألعاب الآسيوية 2026.
اقرأ أيضًا...
توسيع التطبيقات خارج نطاق الملابس
أوضح البروفيسور سانغ أوك كيم: “هذه الدراسة هي مثال على الكشف العلمي عن سبب قدرة الجرافين على قتل البكتيريا بشكل انتقائي مع بقائه آمنًا لجسم الإنسان”. وأضاف: “من خلال الاستفادة من هذا المبدأ، يمكننا التوسع إلى ما هو أبعد من الملابس الآمنة بدون مواد كيميائية قاسية إلى مجموعة لا حصر لها من التطبيقات، بما في ذلك الأجهزة القابلة للارتداء وأنظمة النسيج الطبية”.
ساهم سوجين تشا (برنامج الدكتوراه، قسم علوم وهندسة المواد) وجو يون تشونغ (برنامج الماجستير/الدكتوراه المتكامل، قسم العلوم البيولوجية) كمؤلفين أولين. عمل البروفيسور هيون جونغ تشونغ كمؤلف مشارك. تم نشر النتائج في الثاني من مارس في مجلة المواد الوظيفية المتقدمة.
وقد حظي البحث أيضًا باهتمام من Nanowerk، وهي منصة عالمية لتكنولوجيا النانو، والتي سلطت الضوء عليه تحت عنوان “أكسيد الجرافين يدمر البكتيريا دون الإضرار بالأنسجة البشرية”.
دعم وتمويل البحوث
تم دعم هذا العمل من خلال برنامج “تطوير تكنولوجيا النانو/المواد (R&D)”، وبرنامج “الأبحاث الأساسية الفردية”، و”برنامج دعم الباحثين في منتصف حياتهم المهنية”، وكلها تمولها وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات.
المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily
مع استمرار الأبحاث، يمكن أن يفتح الجرافين آفاقًا جديدة في التطبيقات الطبية والصناعية، مما يعزز من سلامة المنتجات اليومية ويقلل من الاعتماد على المضادات الحيوية.
