آخرین مطالب

مهندسان شیمی پوششی برای میکروب‌ها ایجاد کرده‌اند که می‌تواند استفاده از ارگانیسم‌ها را برای درمان بیماری‌های گوارشی آسان‌تر کند —


روده انسان خانه هزاران گونه باکتری است و برخی از این باکتری ها پتانسیل درمان انواع بیماری های دستگاه گوارش را دارند. برخی از گونه ها ممکن است به مبارزه با سرطان روده بزرگ کمک کنند، در حالی که برخی دیگر می توانند به درمان یا پیشگیری از عفونت هایی مانند C. difficile.

یکی از موانع توسعه این “بیوتراپی های زنده” این است که بسیاری از گونه هایی که می توانند مفید باشند توسط اکسیژن آسیب می بینند و ساخت، ذخیره و تحویل آنها را دشوار می کند. مهندسان شیمی MIT اکنون نشان داده اند که می توانند از این باکتری ها با پوششی محافظت کنند که به آنها کمک می کند تا در فرآیند تولید زنده بمانند.

در مطالعه ای که امروز در مجله انجمن شیمی آمریکامحققان نشان دادند که می توانند از این پوشش بر روی یک سویه استفاده کنند E. coli و همچنین گونه دیگری که ممکن است به هضم نشاسته گیاهی کمک کند. آنها می گویند که این پوشش می تواند روی بسیاری از گونه های دیگر نیز اعمال شود.

آریل فورست، پروفسور مهندسی شیمی توسعه شغلی ریموند و هلن سنت لورن و نویسنده ارشد مطالعه جدید می‌گوید: «ما معتقدیم که این پوشش می‌تواند تقریباً برای محافظت از هر میکروب مورد علاقه استفاده شود. ما فکر می‌کنیم میکروب‌هایی وجود دارند که می‌توانند به انواع بیماری‌ها کمک کنند و می‌توانیم از آنها برای تولید و تولید محافظت کنیم.»

Gang Fan فوق دکترای MIT نویسنده اصلی این مطالعه است. پریس واسووانیچ، دانشجوی کارشناسی MIT، و ماریلا رودریگز اوترو، محقق سابق تابستانی آزمایشگاه تحقیقات مواد MIT، نیز نویسندگان این مقاله هستند.

پوشش محافظ

اکثر میکروب هایی که در روده انسان زندگی می کنند بی هوازی هستند و درجات مختلفی از حساسیت به اکسیژن را دارند. برخی می توانند کمی اکسیژن را تحمل کنند، در حالی که برای برخی دیگر، اکسیژن کشنده است.

این امر آزمایش پتانسیل آنها را به عنوان درمان بیماری های انسانی دشوار می کند، زیرا باکتری ها برای استفاده درمانی باید در فریزر خشک شوند و به صورت کپسول فرموله شوند. در این مطالعه، فورست و همکارانش تصمیم گرفتند با پوشاندن آنها با ماده ای ساخته شده از یون های فلزی و ترکیبات آلی به نام پلی فنول، از باکتری های بی هوازی محافظت کنند.

هنگامی که پلی فنل ها و یون های فلزی در محلول قرار می گیرند، یک صفحه دو بعدی و شبکه مانند را تشکیل می دهند. برای این مطالعه، محققان از آهن استفاده کردند که برای مصرف انسان بی‌خطر است و سه پلی‌فنل که همگی به‌عنوان GRAS (به طور کلی ایمن در نظر گرفته می‌شوند) توسط سازمان غذا و دارو طبقه‌بندی می‌شوند: گالیک اسید، تانیک اسید و اپی‌گالوکاتچین (EGCG). همه آنها در چای و سایر محصولات گیاهی یافت می شوند.

اگر باکتری نیز به محلول اضافه شود، ماده به صورت خودآرایی به یک پوشش روی سلول های باکتریایی منفرد تبدیل می شود. این پوشش از باکتری ها در طول فرآیند یخ خشک کردن و تولید محافظت می کند. محققان نشان دادند که سلول های پوشش داده شده سالم و قادر به انجام فعالیت های سلولی طبیعی هستند، اگرچه رشد آنها به طور موقت مهار شده است.

هنگامی که در معرض یک محیط اسیدی مانند محیط معده قرار می گیرد، پوشش شکسته شده و باکتری ها را آزاد می کند.

گسترش باکتری ها

یکی از سویه هایی که محققان برای آزمایش این پوشش استفاده کردند این است باکتریویدهای تتایوتائومیکرون این گونه که دارای آنزیم های تخصصی برای هضم کربوهیدرات ها است، به نظر می رسد در میکروبیوم روده افراد سالم فراوان تر باشد. با این حال، مطالعه این که چگونه این باکتری‌ها می‌توانند به عنوان بیوتراپی به سلامت کمک کنند، دشوار بوده است، زیرا آنها به اکسیژن بسیار حساس هستند.

باکتری‌های دارای این نوع پوشش محافظ نیز می‌توانند برای کاربردهای کشاورزی مانند کمک به مقاوم‌تر کردن محصولات در برابر تنش مفید باشند. یکی دیگر از کاربردهای احتمالی این پوشش، استفاده از آن برای محافظت از میکروب هایی است که به عنوان واکسن استفاده می شوند. واکسن BCG که شامل نسخه گاوی میکروبی است که باعث سل می شود، به سختی تولید می شود و باید در دمای پایین نگهداری شود. فورست می‌گوید پوشش آن با یک لایه محافظ می‌تواند نیاز به ذخیره‌سازی سرد را برطرف کند و توزیع را آسان‌تر کند.

او می‌گوید: «اگر بتوانیم نیاز به نگهداری و حمل و نقل در سردخانه را برطرف کنیم، فکر می‌کنیم که بسیاری از درمان‌ها را به طور گسترده‌تری در دسترس قرار می‌دهد.

این تحقیق توسط مرکز MIT-Deshpande، برنامه فرصت‌های تحقیقاتی در مقطع کارشناسی در MIT، و برنامه MRSEC آزمایشگاه تحقیقات مواد MIT از بنیاد ملی علوم تامین شد.