רפואה, הדור הבא: בקבוקי פלסטיק ממוחזרים לסיבים ננומטריים המרפאים זיהום מפטריות

יותר ממיליארד בני אדם סובלים מדי שנה מזיהום הנולד מפטרייה, ברמות חומרה שונות, הנעות בין סכנת חיים וזיהום מערכת הדם ובין גירוי עור מקומי. סיכויי ההידבקות גבוהים יותר ככל שקיימים ליקויים בתפקוד המערכת החיסונית, האופייניים למחלות דוגמת איידס וסרטן, כמו גם אצל מי שמקבלים טיפולים אנטיביוטיים, וככל שמתפתחים חיידקים העמידים לטיפולים האלה.

עולם הרפואה מתמודד עם הצורך לפתח חומרים אנטי-פטרייתיים ממוקדים, שיצמצמו את התפתחות עמידות החיידקים. תרופות אנטי פטרייתיות מסורתיות צריכות לחדור אל תוך התא החי, על מנת לתקוף שם את מחולל הזיהום, אולם מתקשות לחדור דרך הממברנה המקיפה את הפטרייה. בנוסף, כיוון שפטריות מאופיינות בחילוף חומרים דומה לזה של יונקים, עלולות התרופות הקיימות להתקשות בהבחנה בין תאים בריאים ובין תאים נגועים.

מדענים ב-IBM, בשיתוף המכון לביו-הנדסה וננוטכנולוגיה של סינגפור, הצליחו לראשונה למחזר פלסטיק רגיל, הנפוץ בעיקר בבקבוקי השתייה המוכרים לנו, לחומרים בלתי רעילים, המתכלים בתהליך ביולוגי, ומסוגלים להילחם בזיהומים פטרייתיים. תוצאות מחקר חדש בנושא התפרסמו בשבוע שעבר במאמר בעיתון המדעי Nature Comm.

החוקרים של IBM השתמשו בתהליך אורגני קטליטי, על מנת להפוך את הפלסטיק למולקולות חדשות לחלוטין, אותן ניתן להפוך לחומר אנטי-פטרייתי. מדובר בחידוש משמעותי גם בכל הנוגע לאיכות הסביבה, שכן כיום, בקבוקי פלסטיק ממוחזרים רק בתהליך של טחינה מכאנית, וזוכים לשימוש חוזר רק במוצרים משניים דוגמת סיבים לבגדים, שטיחים או ציוד לגני שעשועים.

איך זה עובד?

הסיב הננו-מטרי החדשני מאופיין במטען חשמלי חיובי, ומסוגל להתמקד סלקטיבית ולהקשר רק אל ממברנות של פטריות הנושאות מטען חשמלי שלילי. עם ההתקשרות, חודר הסיב ופורץ את קירות הממברנה של הפטרייה מבלי להסתכן בפיתוח עמידות כלפיו. החשיבות של מבנה הסיב נובעת מכך שחומרים אנטי פטרייתיים פעילים כתרופות רק כאשר הם מגיעים ליעד המטרה שלהם בגוף במבנה של סיב, או כמולקולה דמוית פולימר.

חידוש רפואי בעל משמעויות סביבתיות | צילום: רויטרס

בעזרת כלי סימולציה מתקדמים, החוקרים יצרו הדמיה של תהליכי הבניה העצמית של החומר האנטי-פטרייתי, וחזו אלו שינויי מבנה יאפשרו את היעילות הטיפולית המבוקשת. עתה, מתחילים החוקרים להגדיר חוקים לתהליכי בניה עצמית של חומרים מורכבים, שיהיו מסוגלים להתמודד עם זיהומים מצד אחד, ויהיו ניתנים לאריזה יעילה לצורך תהליכי ההולכה בגוף, אל המיקום בגוף בו הם נדרשים לפעול. הריכוז המינימאלי של ננו-סיבים המסוגל לבלום צמיחת פטריות, הוכיח עצמו יעיל נגד מגוון רחב של סוגי זיהום.

במחקרי המשך, שהתבצעו בסינגפור, נמצא כי ננו-סיבים הצליחו לחסל יותר מ-99.9% של זיהום מסוג C. albicans, הניצב במקום השלישי בשכיחות זיהומי הדם בארה"ב – כבר לאחר שעה אחת בלבד של טיפול, וללא התפתחות עמידות לתרופה גם לאחר 11 מחזורי טיפול. זאת לעומת תרופות אנטי פטרייתיות קונבנציונאליות, אשר לוו בהתפתחות עמידות של הפטרייה כבר לאחר שישה טיפולים. עוד גילה המחקר, כי ננו-סיבים מצליחים לדכא את הקרום הביולוגי של הפטרייה כבר לאחר טיפול אחד, בעוד תרופות מקובלות כלל אינן יעילות מול הקרום המדובר.

יעילות הטיפול הוכחה גם בניסויים בעכברי מעבדה, שהודבקו בזיהומים הנפוצים יותר אצל מי מבני האדם שמרכיבים עדשות מגע. הננו-סיבים הורידו משמעותית את כמות הפטריות, מנעו צמיחה של מבנים פטרייתיים חדשים, וצמצמו את חומרת הדלקת בעין. הניסוי הוכיח גם כי תאי יונקים ממשיכים לתפקד ללא הפרעה גם הרבה אחרי שנחשפו לננו-סיבים – והכול ללא פגיעה משמעותית ברקמות העין של העכבר שטופל בטכנולוגיה החדשה.

מבקבוקי פלסטיק לתרופה מהפכנית – מי היה מאמין.