قام العلماء بتطوير ضمادة هلامية مضادة للبكتيريا باستخدام قشر ثمرة الدوريان – ترجمة* محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي   

Scientists develop antibacterial gel bandage using durian husk
(Nanyang Technological University – بواسطة: جامعة نانيانغ التكنولوجية)

ملخص المقالة:

 صنع علماء الأغذية من جامعة نانيانغ التكنولوجية بسنغافوره ضمادة هلامية مضادة للبكتيريا باستخدام القشور السميكة ذات الأشواك للفاكهة الاستوائية الشهيرة دوريان (ملك الفواكه)، من خلال استخراج السليلوز عالي الجودة من قشور الدوريان ودمجها مع الجلسرين – منتج ثانوي من النفايات من صناعة الديزل الحيوي والصابون – وابتكر علماء جامعة نانيانغ التكنولوجية مادة هلامية ناعمة تشبه صفائح السيليكون، يمكن تقطيعها إلى ضمادات بأشكال وأحجام مختلفة، ثم أضافوا الجزيئات العضوية المنتجة من خميرة الخباز (فينول الخميرة الطبيعية)، مما يجعل الضمادة قاتلة للبكتيريا. ميزة هذه الضمادات أنها متوافقة حيوياً وآمنة للاستخدام البشري لفترات طويلة، وهذا مهم بشكل خاص لمرضى السكري الذين يعانون من جروح مزمنة. ومن المتوقع أيضًا أن يكون لضمادة الهلام العضوي بصمة بيئية أقل من الضمادات الاصطناعية التقليدية. وقد استغرق العمل في البحث عامين للوصول الى النتائج ونشرها، ويبحث فريق البحث الآن عن شركاء لتصنيع ضمادة الجل المضادة للبكتيريا وتوفيرها في السوق. 

( المقالة )

صنع علماء الأغذية من جامعة نانيانغ التكنولوجية بسنغافوره (NTU Singapore) ضمادة هلامية مضادة للبكتيريا باستخدام قشور الفاكهة الاستوائية الشهيرة دوريان. ويُعرف الدوريان في جنوب شرق آسيا باسم “ملك الفواكه”، وله قشر سميك مع أشواك شوكية يتم التخلص منها، بينما يعتبر اللب الحلو المحيط بالبذور من الداخل طعامًا شهيًا.

ومن خلال استخراج السليلوز عالي الجودة من قشور الدوريان ودمجها مع الجلسرين – منتج ثانوي من النفايات من صناعة الديزل الحيوي والصابون – ابتكر علماء جامعة نانيانغ التكنولوجية مادة هلامية ناعمة تشبه صفائح السيليكون، والتي يمكن تقطيعها إلى ضمادات بأشكال وأحجام مختلفة. ثم أضافوا الجزيئات العضوية المنتجة من خميرة الخباز المعروفة باسم فينول الخميرة الطبيعية، مما يجعل الضمادة قاتلة للبكتيريا.

وقد نشر الابتكار، الذي طوره البروفيسور ويليام تشين، مدير برنامج علوم الأغذية والتكنولوجيا بجامعة نانيانغ التكنولوجية، مؤخرا في مجلة جمعية الكيمياء الامريكية “الكيمياء والهندسة المستدامة Sustained Chemistry &Engineering”، وهي مجلة محكمة لجمعية الكيمياء الأمريكية.

وتتوفر بقع هيدروجيل التقليدية بشكل شائع في الصيدليات، وعادة ما تستخدم لتغطية الجروح الناتجة عن الجراحة لتقليل تكوين أنسجة ندبة مفرطة، مما يؤدي إلى ندبة أكثر نعومة ومسطحة. وتحافظ الرقعة على ترطيب الجلد بدلاً من الجفاف عند استخدام الضمادات التقليدية أو الضمادات الشاش.

وقال البروفيسور تشين إن بقع هيدروجيل التقليدية في السوق تصنع من المواد الاصطناعية مثل البوليمرات مثل “بوليميثاكرايلايت polymethacrylate” و”بوليفينيبايروليدين polyvinylpyrrolidine” اللذين لديهما خصائص مضادة للميكروبات، ويستخدمان أيضًا مركبات معدنية مثل الفضة أو أيونات النحاس. وتعتبر هذه المواد الاصطناعية المعتمدة للاستخدام في التطبيقات الطبية الحيوية أكثر تكلفة مقارنةً بالهيدروجيل الجديد المصنوع من مواد النفايات الطبيعية.

“مع تزايد خطر الجراثيم المقاومة للمضادات الحيوية، سيحتاج العالم إلى طرق بديلة متعددة للوقاية من العدوى. ومن الطرق الفعالة لحماية الجروح المفتوحة استخدام الضمادات المضادة للميكروبات المتوافقة حيوياً وآمنة للاستخدام البشري لفترات طويلة. وهذا مهم بشكل خاص لمرضى السكري الذين يعانون من جروح مزمنة “، كما أوضح البروفيسور تشين، أستاذ كرسي “مايكل فام” في علوم وتكنولوجيا الأغذية في كلية الهندسة الكيميائية والطبية الحيوية.

وأضاف: “باستخدام منتجات النفايات التي يتم التخلص منها حاليًا بكميات كبيرة – قشور دوريان والجلسرين – يمكننا تحويل النفايات إلى مورد طبي حيوي قيم، يمكنه تعزيز التعافي السريع للجروح وتقليل فرص الإصابة بالعدوى”.

وبما أن القشرة تشكل 60 في المائة من الدوريان، فإنه عادة ما يتم التخلص منها وحرقها، مما يشكل مشكلة بيئية. وفي سنغافورة، ذكرت صحيفة “ستريتس تايمز Straits Times” أنه تم استيراد واستهلاك 14300 طن من دوريان (يقدر بـ 10 ملايين دوريان) في عام 2017.

ونظرًا لكونها غير سامة وقابلة للتحلل، فمن المتوقع أيضًا أن يكون لضمادة الهلام العضوي بصمة بيئية أقل من الضمادات الاصطناعية التقليدية.

وفي تعليق مستقل على هذا الابتكار، قال الأستاذ المشارك أندرو تان، نائب العميد (هيئة التدريس) من كلية “لي كونغ تشيان” للطب بجامعة نانيانغ التكنولوجية، وهو خبير في اضطرابات التمثيل الغذائي، إن هناك هيدروجيلات طبيعية وصناعية موجودة في السوق الآن، حيث فائدتها في التئام بعض أنواع الجروح معترف بها جيدا.

“ضمادات الهيدروجيل معروفة بعدم سميتها، وقدرتها على ترطيب طبقة الجرح، ويمكنها تسهيل عملية الإنضار الذاتي (حيث تعمل إنزيمات الجسم والسوائل الطبيعية على تليين الأنسجة السيئة وإزالتها). الجزء المبتكر والفريد من عمل البروفيسور تشين الحالي هو إعادة التدوير للأفضل، من قشرة دوريان للحصول على السليلوز. كما انها فريدة من نوعها تماما بالنظر إلى أن شوك الدوريان يمكن أن تؤذي، ولكن المواد من القشرة يمكن أن يشفي”، كما قال البروفيسور تان.

لماذا نحتاج إلى ضمادات الجروح المضادة للميكروبات

من المتوقع أن تصبح الجروح المرتبطة بالأمراض المزمنة عبئًا صحيًا أكثر شيوعًا، حيث تشكل العدوى البكتيرية للجروح الجلدية خطرًا جسيمًا. وتقدر قيمة سوق تضميد الجروح بحوالي 11.4 مليار دولار سنويًا، وفقًا لورقة نُشرت في “مجلة البوليمر الأوروبية European Polymer Journal” (أ غوبتا وآخرون، 2019).

ان الميزة السريرية لضمادة هيدروجيل الجديدة هي أن الخميرة الطبيعية الفينولية المضمنة ستساعد على منع نمو البكتيريا مثل الإشريكية القولونية سالبة-جرام [١] والمكورات العنقودية الذهبية موجبة-جرام [٢] والتشكيل اللاحق للأغشية الحيوية (طبقة من الوحل يمكن أن تؤدي إلى مقاومة مضادات الميكروبات داخل مستعمرة البكتيريا).

وكإثبات للمفهوم، تم اختبار الهلاميات المائية المضادة للميكروبات كضمادة للجروح على جلد الحيوان وأظهرت تأثيرات جيدة مضادة للميكروبات لمدة تصل إلى 48 ساعة.

ويتم تطبيق ضمادة هيدروجيل الجديدة لإثبات صحة الفكرة عن طريق وضعها ببساطة على الجرح، تمامًا كما هو الحال مع صفائح هلام السيليكون المتوفرة تجارياً لتضميد الجرح، وهي المعيار الذهبي الحالي المستخدم بعد عمليات التجميل لتقليل الندوب.

تطبيقات أخرى للهلاميات المائية

تعتبر الهلاميات المائية العضوية مفيدة أيضًا للإلكترونيات القابلة للارتداء والمرنة والمطاطية، وهو ما أظهره البروفيسور تشين في ورقة بحثية نُشرت عام 2019 في مجلة “التقارير العلمية Scientific Reports”.

ويمكن أن تتكون الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء من مستشعرات صغيرة يمكنها اكتشاف معدل ضربات القلب والأنشطة البدنية، تمامًا مثل العصابات الذكية الحالية. ويمكنها مساعدة العاملين في مجال الرعاية الصحية في مراقبة صحة كبار السن في المجتمعات النائية.

ولإثبات استخدام الهلاميات المائية العضوية في الإلكترونيات المرنة، تم صنع نموذج أولي للهيدروجيل يمكنه توصيل الإشارات الكهربائية من السليلوز الذي تم الحصول عليه من “أوكارا Okara” – النفايات المتبقية من لب فول الصويا أثناء صنع حليب الصويا.

وأضاف البروفيسور تشين: “كما هو موضح في العديد من أوراقنا البحثية، فإن الأبحاث الأساسية في علوم وتكنولوجيا الأغذية تحمل تطبيقات متعددة التخصصات في صناعات أخرى، مثل الرعاية الصحية والتطبيقات الطبية الحيوية والمواد الكيميائية المتخصصة”.

وتابع: “يتماشى ابتكارنا مع الخطة الاستراتيجية 2025 لجامعة نانيانغ التكنولوجية، حيث يعتبر البحث والابتكار ركيزتين أساسيتين للتركيز في معالجة بعض أكبر التحديات التي تواجه البشرية. ومن خلال اعتماد نهج تحويل النفايات إلى موارد واستخدام تقنيات التصنيع الخضراء، فقد أظهرنا أنه من الممكن تقليل استهلاك الموارد الطبيعية للأرض، وإعادة استخدام ما كان يعتقد أنه قمامة، وإعادة تدويرها في منتجات قيمة مفيدة للبشرية”.

وقد استغرق الفريق المكون من أربعة باحثين في جامعة نانيانغ التكنولوجية عامين للبحث عن النتائج التي توصلوا إليها ونشرها، ويبحثون الآن عن شركاء في الصناعة قد يكونون حريصين على نقل ضمادة الجل المضادة للبكتيريا إلى السوق.

*تمت الترجمة بتصرف

المصدر:

https://phys.org/news/2021-03-scientists-antibacterial-gel-bandage-durian.html

الهوامش:

[١] الإشريكية القولونية المعروفة أيضًا باسم الإشريكية القولونية هي بكتيريا كوليفورم سالبة-جرام (Gram-negative) ولا هوائية اختيارية من جنس “ايستشيريتشياثات Escherichiathat” والتي توجد بشكل شائع في الأمعاء السفلية للكائنات ذوات الدم الحار (ماصات الحرارة).

[٢] المكورات العنقودية هي جنس من البكتيريا موجبة-جرام (Gram-positive) في عائلة “ستافيلوكوكاكيي Staphylococcaceae” من رتبة “باسيللاليس Bacillales”.  وتحت المجهر، تظهر بشكل كروي (cocci) ، وتتشكل في مجموعات تشبه العنب. وأنواع المكورات العنقودية هي كائنات لا هوائية اختيارية (قادرة على النمو هوائيًا ولا هوائيًا).