יותר ממיליארד בני אדם סובלים מדי שנה מזיהום הנולד מפטרייה, ברמות חומרה הנעות בין סכנת חיים וזיהום מערכת הדם ובין גירוי עור מקומי. התופעה חמורה אצל אלו שמערכת החיסון שלהם חלשה ואשר סובלים מחיידקים עמידים לאנטיביוטיקה
מדענים ביבמ, בשיתוף המכון לביו-הנדסה וננוטכנולוגיה של סינגפור הצליחו לראשונה למחזר פלסטיק רגיל המשמש בבקבוקי שתייה (PET) לחומרים בלתי-רעילים והמתכלים בתהליך ביולוגי, המסוגלים להילחם בזיהומים פטרייתיים. תוצאות מחקר חדש בנושא, הכולל טיפול בעכברי מעבדה שהודבקו בזיהומי עיניים האופייניים לשימוש בעדשות מגע, התפרסמו בשבוע שעבר במאמר בעיתון המדעי Nature.
יותר ממיליארד בני אדם סובלים מדי שנה מזיהום הנולד מפטרייה, ברמות חומרה הנעות בין סכנת חיים וזיהום מערכת הדם ובין גירוי עור מקומי. סיכויי ההידבקות בזיהום כזה 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 העמידות לתרופות. תרופות אנטי-פטרייתיות מסורתיות צריכות לחדור אל תוך התא החי, על מנת לתקוף שם את מחולל הזיהום – אולם מתקשות להתמקד ולחדור 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.
החוקרים של יבמ השתמשו בתהליך אורגני קטליטי, על מנת להפוך את הפלסטיק – דוגמת פסולת הפלסטיק של בקבוקי שתייה משומשים – למולקולות חדשות לחלוטין, אותן ניתן להפוך לחומר אנטי-פטרייתי. מדובר בחידוש משמעותי גם בכל הנוגע לאיכות הסביבה, שכן בקבוקי פלסטיק ממוחזרים כיום בדרך כלל רק בתהליך של טחינה מכאנית, וזוכים לשימוש חוזר רק במוצרים משניים דוגמת סיבים לבגדים, שטיחים או ציוד לגני שעשועים.
איך זה עובד?
החומרים האנטי-פטרייתיים נבנים בתהליך הרכבה-עצמית, תוך קשירת מולקולות מימן: ההדבקה ושילוב המולקולות מתבצעים בתהליך המזכיר את זה של סרטי הצמדה הנקשרים אל משטח זיזים זעירים (ולקרו) – כאשר בסוף הדרך, נוצר סיב ננומטרי בעל מאפיינים ייחודיים. החשיבות במבנה הסיב נובעת מכך שחומרים אנטי-פטרייתיים פעילים כתרופות רק כאשר הם מגיעים ליעד המטרה שלהם בגוף במבנה של סיב, או כמולקולה דמוית פולימר.
הסיב הננו-מטרי החדשני מאופיין במטען חשמלי חיובי, ומסוגל להתמקד סלקטיבית ולהתקשר רק אל ממברנות של פטריות הנושאות מטען חשמלי שלילי, באמצעות תהליך אלקטרוסטאטי. עם ההתקשרות, חודר הסיב ופורץ את קירות הממברנה של הפטרייה – מבלי להסתכן בהתפתחות עמידות כלפיו.
בעזרת כלי סימולציה מתקדמים, ביצעו החוקרים ביבמ 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 האתר 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. תרופות אנטי-פטרייתיות קונבנציונאליות 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 הזה.
יעילות הטיפול הוכחה גם בניסויים בעכברי מעבדה, שהודבקו בזיהומים האופייניים לשימוש בעדשות מדע בבני אדם. 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.
