أعلنت الدكتورة أنيتا شوكلا من كلية الهندسة بجامعة براون عن تطوير هيدروجيل ذكي محمّل بمضاد حيوي يمكن وضعه مباشرة على الجرح تحت الضمادة. تميزت المادة بأنها حساسة لإنزيم بيتا-لاكتاماز الذي تنتجه أنواع متعددة من البكتيريا الضارة، فبوجود الإنزيم يبدأ الهيدروجيل في التحلل ويطلق المضاد الحيوي المحتجز بداخله. أما في وجود بكتيريا غير ضارة فلا يتحلل الهيدروجيل وتظل المضادات الحيوية محفوظة داخلها، ما يقلل تعرض الجراثيم غير المسببة للمضادات الحيوية. وتبرز النتائج أن هذا النهج الاسترشادي بالإنزيمات يساعد في تقليل الاستخدام غير الضروري للمضادات الحيوية ودعم الجهود في مكافحة مقاومة المضادات الحيوية.
آلية الاستهداف الإنزيمي
يشير البحث إلى أن الهيدروجيل يحتوي على رابط متقاطع يتحلل عند ملامسة إنزيم بيتا-لاكتاماز الذي تطرّحه البكتيريا الشائعة وراء عدوى الجروح، وهذا التحلل يسمح بإطلاق المضاد الحيوي المحجوز داخله. أظهرت الاختبارات في أطباق بتري أن التحلل يحدث فقط عند وجود الإنزيم، أما عند وجود بكتيريا غير ضارة فلا يحدث تفكيك للهيدروجيل وتظل المادة مستقرة. يؤكد الباحثون أن خاصية الانتقاء الإنزيمي تقلل تعرّض الكائنات الدقيقة غير المستهدفة للمضاد الحيوي وتقلل مخاطر تطوير المقاومة لدى الميكروبات المفترسة والناعمة. كما يوضحون أن المادة تبقى مستقرة حتى بدء التحلل وتحتفظ بحمولة المضاد الحيوي حتى يظهر الإنزيم اللازم.
التجارب الحيوانية والنتائج
أظهرت تجارب على الفئران أن تطبيقاً واحداً من الهيدروجيل قضى تماماً على العدوى البكتيرية في الجروح السطحية. كما تفوّقت المادة الجديدة على الضمادات المضادة للميكروبات المستخدمة حالياً في القضاء على البكتيريا وتعزيز التئام الجروح. وتشير النتائج إلى أن هذه التقنية تمثل خياراً وافراً لمكافحة العدوى مع الحد من التعرض غير الضروري للمضادات الحيوية. وتبرز التوقعات أن أكثر من مليون شخص يفقدون حياتهم سنوياً عالمياً نتيجة مقاومة المضادات الحيوية، مع تحذيرات تشير إلى ارتفاع الوفيات حتى 10 ملايين بحلول 2050 إذا لم تُتخذ إجراءات.
التبني التجاري والآفاق المستقبلية
أعلنت المجموعة أنها حصلت على براءة اختراع للمادة الجديدة وتعمل على تطوير هذه التقنية بشكل أوسع لتسويقها تجارياً في المستقبل. ووفقاً للفريق، ستقلل هذه الهيدروجيلات الذكية من التعرض للمضادات الحيوية عند عدم الحاجة إليها، مع الحفاظ على إمكانية استخدامها عند الحاجة الفعلية. تشير الدراسات إلى أن المشكلة العالمية المقاومة للمضادات الحيوية قد تتفاقم إذا لم تُتخذ إجراءات كافية، ما يجعل الابتكار الحالي خطوة مهمة نحو تقليل الاعتماد على المضادات الحيوية.