גרפן להשמדת חיידקים עמידים לתרופות

מעטפת גרפן מסייעת לחלקיקים להשמיד חיידקים העמידים בפני תרופות במי שפכים המטופלים במתקנים ייעודיים

[תרגום מאת ד”ר משה נחמני]

הגישה החדשה פותחה על ידי מדענים מאוניברסיטת רייס מהמחלקה להנדסה סביבתית, אשר הדגימו שימוש במיקרו-כדוריות העטופות בתחמוצת גרפן במסגרת מאמר שפורסם בכתב העת המדעי Water Research.

החוקרים עוסקים מזה שנים אחדות בתחום של חיידקי-על הידועים ככאלו המסוגלים לשרוד במי שפכים הנמצאים במתקנים לטיפול בשפכים תוך כדי שהם פולטים גנים חוץ-תאיים לעמידות בפני אנטיביוטיקה (ARGs) כאשר הם מפורקים במהלך חיטוי השפכים. בשלב הבא גנים אלו נפלטים לסביבה ועלולים להפוך חיידקים רגילים לעמידים בפני אנטיביוטיקה. מסביר החוקר הראשי: “האמצאה שלנו תפחית את הפליטה של גנים כאלו לסביבה ובכך תצמצם את שיעור החיידקים העמידים בפני אנטיביוטיקה שמקורם במי שפכים”.

החוקרים הראו כי הכדוריות שלהם – המורכבות מליבה של ביסמוט, חמצן ופחמן העטופה בתחמוצת גרפן המכילה אטומי חנקן – משביתות את יכולת העמידות של החיידק אשריכיה קולי למספר תרופות ומפרקות גנים המעודדים עמידות כזו במי שפכים שניוניים שמקורם במט”ש. הכדוריות העטופות בגרפן משמידות את החיידקים על ידי ייצור של כמות הגדולה פי שלושה של צורוני חמצן פעילים (ROS=Reactive Oxygen Species)  בהשוואה לכדוריות לבדן. הכדוריות עצמן מהוות פוטו-זרזים המייצרים צורוני חמצן פעילים בחשיפה לאור. ניסויים במעבדה הראו כי הכדוריות מפחיתות את היכולת של לוכדי הצורונים לצמצם את היכולת שלהם לחטא את התמיסה. החוקרים מסבירים כי הוספת אטומי חנקן לעטיפת הגרפן מגבירה את היכולת של הכדוריות ללכוד את החיידק, מה שמאפשר לכדוריות הקטליטיות זמן ממושך יותר להשמיד את החיידקים. בשלב הבא, הכדוריות המשופרות לוכדות באופן מידי ומפרקות את הגנים הגורמים לעמידות החיידקים לפני שהם מצליחים לזהם את מי השפכים.

“העיטוף משפר את הזיקה של החיידקים למיקרו-כדוריות באמצעות יחסי גומלין הידרופוביים מוגברים בין פני השטח של החיידק לבין המעטפת,” מסביר החוקר. מאחר והכדוריות העטופות מספיק גדולות על מנת להיות מסוננות החוצה מהזרם המחוטא, ניתן להשתמש בהן שוב ושוב. מבדקים הראו כי הפעילות הפוטו-קטליטית של הכדוריות הייתה יציבה יחסית, ללא דעיכה משמעותית בפעילות גם לאחר עשרה מחזורים. 

תקציר המאמר המדעי

הידיעה על המחקר