به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، عفونت‌های مرتبط با دستگاه‌ها و تجهیزات پزشکی، به ویژه موارد ناشی از تشکیل بیوفیلم‌های میکروبی مقاوم، یکی از چالش‌های بزرگ جهانی در عرصه بهداشت و درمان به شمار می‌روند. بیوفیلم‌ها که ساختارهای اجتماع میکروبی محافظت‌شده توسط یک ماتریکس پلیمری هستند، مسئول بیش از ۸۵ درصد عفونت‌های انسانی بوده و می‌توانند مقاومت میکروب‌ها را تا هزار برابر افزایش دهند. این امر درمان را دشوار و ایمنی بیماران را به ویژه در محیط‌هایی مانند بخش‌های مراقبت‌های ویژه به خطر می‌اندازد. در راستای یافتن راهکارهای نوین و طبیعی برای مقابله با این معضل، پژوهشگران مراکش به بررسی پتانسیل ضدبیوفیلمی اسانس گیاه میخک (Syzygium aromaticum) پرداختند. هدف نهایی این تحقیق، ارزیابی امکان استفاده از این اسانس به عنوان یک پوشش زیست‌فعال بر روی سطوح پلی‌وینیل کلراید (PVC) است که ماده رایج در ساخت لوله‌ها و تجهیزات نمونه‌گیری شریانی محسوب می‌شود. نتایج اولیه این مطالعه که به صورت درون‌آزمایشگاهی انجام شده، حاکی از فعالیت ضد میکروبی قابل توجه اسانس میخک در برابر طیف وسیعی از باکتری‌ها و مخمرهای بیماری‌زاست. ترکیب اصلی شناسایی شده در این اسانس، اوژنول (با غلظت ۷۲.۷۷ درصد) بود که به همراه سایر ترکیبات فرار، منجر به کاهش چشمگیر توده بیوفیلم تشکیل‌شده بر روی سطوح PVC شد. این یافته‌ها مسیر را برای توسعه پوشش‌های جدید مبتنی بر مواد طبیعی به منظور افزایش ایمنی و طول عمر تجهیزات پزشکی می‌گشاید، هرچند بررسی‌های تکمیلی فرمولاسیون و مطالعات زیست‌سازگاری در محیط‌های In vivo همچنان ضروری است.

عصاره‌گیری و شناسایی ترکیبات
این پژوهش با عصاره‌گیری اسانس از جوانه‌های خشک شده گیاه میخک که از عطاری‌های محلی در شهر وجده مراکش تهیه شده بود، آغاز شد. فرآیند استخراج به روش تقطیر با آب و با استفاده از دستگاه کلونجر انجام گرفت. حدود ۱۰۰ گرم از ماده گیاهی به مدت سه ساعت تحت حرارت ملایم قرار گرفت و اسانس استخراج شده پس از خشک شدن با سولفات سدیم بی‌آب، در ویال‌های شیشه‌ای کهربایی و در دمای ۴ درجه سانتی‌گراد نگهداری شد. برای شناسایی دقیق ترکیبات شیمیایی موجود در این اسانس، از تکنیک پیشرفته کروماتوگرافی گازی متصل به طیف‌سنج جرمی (GC-MS) استفاده شد. نتایج این آنالیز نشان داد که ترکیب غالب اسانس، اوژنول با غلظت ۷۲.۷۷ درصد است. سایر ترکیبات عمده شامل بتا-کاریوفیلن (۱۴.۷۲ درصد) و کارواکرول (۲.۰۹ درصد) بودند که احتمالاً در فعالیت زیستی اسانس نقش هم‌افزایی دارند.

ارزیابی فعالیت ضد میکروبی و آنتی‌اکسیدانی
پس از شناسایی ترکیبات، فعالیت ضد میکروبی اسانس میخک در برابر شش ریزجاندار بیماری‌زای مرتبط با عفونت‌های بیمارستانی ارزیابی شد. این مجموعه شامل باکتری‌های گرم‌مثبت (استافیلوکوکوس اورئوس و میکروکوکوس لوتئوس)، باکتری‌های گرم‌منفی (اشریشیا کلی و سودوموناس آئروژینوزا) و مخمرهای کاندیدا آلبیکنس و کاندیدا گلابراتا بود. با استفاده از روش انتشار در چاهک، هاله‌های مهار رشد اندازه‌گیری شد که بزرگ‌ترین هاله مربوط به استافیلوکوکوس اورئوس (۳۰.۵ میلی‌متر) و کوچک‌ترین آن مربوط به سودوموناس آئروژینوزا (۱۳ میلی‌متر) بود. همچنین حداقل غلظت مهارکنندگی (MIC) اسانس با روش رقت‌سازی در محیط مایع تعیین گردید. در کنار ارزیابی ضد میکروبی، پتانسیل آنتی‌اکسیدانی اسانس نیز با دو روش سنجش ظرفیت تام آنتی‌اکسیدانی و مهار رادیکال آزاد DPPH مورد بررسی قرار گرفت که نشان‌دهنده فعالیت قابل توجه آن بود.

آزمون تشکیل و اختلال در بیوفیلم در پلیت‌های میکروتیتر
گام کلیدی این پژوهش، ارزیابی توانایی اسانس میخک در جلوگیری از تشکیل و همچنین تخریب بیوفیلم‌های از پیش تشکیل‌شده بود. این آزمایش‌ها ابتدا در پلیت‌های میکروتیتر ۹۶ چاهکی استاندارد انجام شد. سوسپانسیون‌های میکروبی در چاهک‌ها کشت داده شدند تا بیوفیلم بالغ تشکیل شود. سپس اسانس میخک در غلظت‌های مختلف (از ۰.۱۲۵ تا ۲ درصد حجمی/حجمی) به چاهک‌ها اضافه گردید. پس از دوره انکوباسیون مجدد، بیوفیلم باقی‌مانده با استفاده از رنگ‌آمیزی کریستال ویوله و اندازه‌گیری جذب نوری در طول موج ۵۷۰ نانومتر کمی‌سازی شد. نتایج حاکی از کاهش معنادار جذب نوری در چاهک‌های تیمار شده با اسانس در مقایسه با نمونه‌های شاهد بود که نشان‌دهنده کاهش قابل توجه زیست‌توده بیوفیلم تحت تأثیر اسانس میخک است.

ارزیابی بیوفیلم بر روی سطوح PVC: شبیه‌سازی شرایط واقعی
از آنجا که هدف نهایی تحقیق، کاربرد اسانس بر روی تجهیزات پزشکی ساخته شده از PVC بود، مرحله بعدی به طور اختصاصی بر روی این ماده متمرکز شد. قطعات کوچک PVC در چاهک‌های پلیت میکروتیتر قرار داده شدند و سوسپانسیون‌های میکروبی به همراه غلظت‌های مختلف اسانس میخک به آنها اضافه گردید. پس از دوره انکوباسیون ۲۴ تا ۴۸ ساعته، قطعات PVC شسته و با کریستال ویوله رنگ‌آمیزی شدند. رنگ جدا شده از بیوفیلم با اتانول حل و جذب نوری آن در ۵۹۵ نانومتر خوانده شد. محاسبه نرخ مهار بیوفیلم بر اساس تفاوت جذب نمونه شاهد و نمونه تیمار شده با اسانس، کاهش چشمگیر تشکیل بیوفیلم را بر روی سطوح PVC تأیید کرد. این بخش از مطالعه، گامی اساسی در جهت تأیید کارایی اسانس در شرایط شبیه‌سازی شده به محیط واقعی استفاده از تجهیزات پزشکی بود.

مکانیسم‌های عمل: چرا اسانس میخک مؤثر است؟
فعالیت ضدبیوفیلمی قوی اسانس میخک عمدتاً به ترکیب اصلی آن، یعنی اوژنول نسبت داده می‌شود. اوژنول یک ترکیب فنلی با خاصیت آب‌گریزی است که می‌تواند به غشای سلولی میکروب‌ها نفوذ کرده و یکپارچکی آن را مختل کند. این اختلال منجر به نشت یون‌ها، از دست دادن پتانسیل غشا و در نهایت مرگ سلولی می‌شود. علاوه بر این، مطالعات نشان می‌دهند که اوژنول می‌تواند با سیستم ارتباطی سلولی موسوم به «سنجش کوئوروم» در باکتری‌ها تداخل ایجاد کند. از آنجا که این سیستم نقش کلیدی در هماهنگی تشکیل بیوفیلم دارد، مهار آن می‌تواند مانع از بلوغ و ساختارمند شدن اجتماع میکروبی شود. همچنین گزارش شده که اوژنول سنتز مواد پلیمری خارج سلولی (EPS) را که ماتریکس محافظ بیوفیلم را تشکیل می‌دهند، کاهش می‌دهد. این مکانیسم‌های چندگانه، احتمال ایجاد مقاومت در میکروب‌ها را در برابر اسانس میخک، در مقایسه با آنتی‌بیوتیک‌های تک‌هدفی، به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.

چشم‌انداز آینده: از آزمایشگاه تا کاربرد بالینی
یافته‌های این پژوهش، گواهی بر پتانسیل بالای اسانس میخک به عنوان یک عامل ضدبیوفیلم طبیعی است و امکان توسعه پوشش‌های مبتنی بر آن برای تجهیزات پزشکی مانند لوله‌های نمونه‌گیری شریانی، کاتترها و سایر وسایل بیمارستانی را مطرح می‌سازد. چنین پوشش‌هایی می‌توانند با جلوگیری از چسبندگی اولیه میکروب‌ها، تشکیل بیوفیلم را به تأخیر انداخته یا کاملاً مهار کنند، که در نهایت منجر به کاهش عفونت‌های بیمارستانی، افزایش ایمنی بیمار و کاهش هزینه‌های درمان می‌شود. با این حال، مسیری طولانی تا تجاری‌سازی این ایده باقی است. مراحل بعدی شامل بهینه‌سازی فرمولاسیون پوشش (مانند استفاده از نانوحامل‌ها برای رهایش کنترل‌شده)، انجام مطالعات جامع سمیت‌شناسی و زیست‌سازگاری بر روی مدل‌های حیوانی (In vivo)، و در نهایت آزمون‌های بالینی برای تأیید ایمنی و کارایی در محیط واقعی بیمارستان است. همچنین بررسی پایداری طولانی‌مدت پوشش و اثر آن بر عملکرد مکانیکی تجهیزات پزشکی ضروری خواهد بود.

طبیعت، منبعی برای مقابله با مقاومت میکروبی
در مواجهه با چالش فزاینده مقاومت آنتی‌بیوتیکی و عفونت‌های مرتبط با بیوفیلم، بازگشت به طبیعت و کاوش در ترکیبات گیاهی می‌تواند راهکاری امیدبخش باشد. مطالعه حاضر به وضوح نشان می‌دهد که اسانس میخک، با ترکیب غنی از اوژنول، نه تنها فعالیت ضد میکروبی گسترده‌ای دارد، بلکه توانایی ممانعت از تشکیل ساختارهای مقاوم بیوفیلم بر روی سطوح پلاستیکی رایج در پزشکی را نیز داراست. این تحقیق مبنای علمی لازم را برای تلاش‌های آینده در جهت ساخت نسل جدیدی از تجهیزات پزشکی مجهز به پوشش‌های ضدبیوفیلم طبیعی فراهم می‌کند. توسعه چنین فناوری‌هایی می‌تواند سهم بسزایی در ارتقای کیفیت مراقبت‌های بهداشتی و حفظ سلامت بیماران در سراسر جهان ایفا نماید.

پایان مطلب/.