به گزارش ایسنا و به نقل از فیز، مقاومت در برابر آنتی بیوتیک‌ها به یک مشکل جدی بهداشتی تبدیل شده است. عفونت‌های بیمارستانی، پروتزها یا ایمپلنت‌های جراحی که آلوده می‌شوند و به هیچ درمانی نیز پاسخ نمی‌دهند به یک چالش واقعی برای جامعه پزشکی تبدیل شده‌اند و پزشکان سالها است به دنبال جایگزینی برای از بین بردن موثر این باکتری‌ها هستند.

در سال ۲۰۱۲ محققان گروه مهندسی شیمی دانشگاه دانشگاه روویرا آی ویرجیلی یک سری تحقیقات را برای توسعه مدل‌های ضد باکتریایی که با الهام از حشرات توسعه داده شده بودند، آغاز کردند. به عنوان مثال بال‌های آسیابک‌ها از ساختارهای پیچیده‌ای از اشکال هندسی نانومتری تشکیل شده‌اند که در کشتن باکتری‌ها بسیار کارآمد هستند. آسیابک‌ها حشراتی با ظاهری تقریباً مشابه با سنجاقک هستند. این حشرات نیز شکارچی هستند و معمولاً در نزدیکی و روی آب استخرها، جویبارها، با پروازهای بلند و سریع خود قابل تشخیص هستند.

در تلاش برای درک این اشکال و تکثیر آنها به عنوان مواد ضد باکتری جدید، "ولادیمیر باولین"(Vladimir Baulin) و "مارک وارنر"(Marc Werner) از"موسسه تحقیقات پلیمر لیبنیز"(Leibniz-Institut für Polymerforschung ) آلمان و پروفسور "النا ایوانوا"(Elena Ivanova) از مؤسسه سلطنتی فناوری ملبورن(Royal Melbourne Institute of Technology) با همکاری محققان دانشگاه روویرا آی ویرجیلی کشف کردند قابلیت ارتجاعی نانوپیلارها/ نانوساختارها(Nanopillar) یک عامل کلیدی در این موضوع محسوب می‌شوند چرا که می‌توانند انرژی کافی در خود نگه داشته و با منتشر کردن آن انرژی باکتری‌ها را از بین ببرند. نانوپیلارها یک فناوری نوظهور در حوزه نانوساختارها هستند. نانوپیلارها نانوساختارهای ستونی با قطر تقریباً ۱۰ نانومتر هستند.

این کار تحقیقاتی محققان سال‌ها پیش و قبل از آنکه دریابند بال این حشرات از ساختارهای نانوپیلار تشکیل شده است و می‌تواند به صورت مکانیکی باکتری‌ها را از بین ببرد، آغاز شده بود. این قابلیت که آنها می‌توانند به صورت مکانیکی باکتری‌ها را از بین ببرند، "اثر زیست کش"(biocide effect) نام دارد.

زیست‌کش یک ماده شیمیایی یا میکروارگانیسم است که می‌تواند هرگونه میکروارگانیسم زیان‌آور را با استفاده از روش‌های شیمیایی یا بیولوژیکی از بین ببرد، خنثی کند و کنترل کند. زیست کش می‌تواند مصنوعی یا طبیعی باشد.

این خصوصیات مکانیکی باکتریایی که طی آن باکتری‌ها بلافاصله هنگام تماس با نانوپیلارها و بدون استفاده از مواد شیمیایی کشته می‌شوند سؤالات متعددی را در ذهن محققان ایجاد کرده است که آنها نیز با آزمایش‌ به آنها پاسخ داده‌اند تا دریابند کدامیک از آنها بیشترین اثر باکتری کش را دارد.

محققان این مطالعه با تغییر در ارتفاع ستون‌ها/ پیلارها و ثابت نگه داشتن ابعاد دیگر، ظرفیت باکتری کش در سطوح نانومتری را مورد بررسی قرار دادند. یافته‌های این مطالعه که در مجله "PNAS" منتشر شده است، نشان داده است که انعطاف پذیری این ستون‌ها با ظاهر آنها ارتباط نزدیکی دارد.

 "ولادیمیر باولین" گفت: حتی مواد جامد و سفت و سخت، اگر یکی از ابعاد بسیار طولانی‌تر از سایرین باشد، انعطاف پذیر می‌شوند.

محققان یک مدل فیزیکی ایجاد کرده‌اند که نشان می‌دهد وقتی باکتری‌ها با این ستون‌ها در تماس هستند حتی می‌توانند انرژی کشسانی را در یک مقیاس بسیار کوچک جمع آوری کنند. انرژی کشسانی یک انرژی پتانسیل مکانیکی است که در ماده یا یک سامانهٔ فیزیکی ذخیره می‌شود و برابر با کاری است که باید انجام شود تا در آن تغییر حجم یا شکل ایجاد کند.

با کمک این مدل اکنون می‌توان پاسخ الاستیک سازه‌های دیگر را محاسبه و خواص ضد باکتری آنها را بهینه سازی کرد. نیروهای تغییر شکل ستون ناشی از تماس باکتری‌ها به حدی زیاد است که حتی می‌توانند دیواره سلولی باکتری‌ها را بشکنند، بنابراین مکانیسم جدیدی برای کشتن آنها فراهم می‌شود. این نیروها با تنش‌های سطحی تحمیل شده بر روی سلول‌های باکتریایی مرتبط هستند. بنابراین، این مطالعه نشان می‌دهد که تغییر تدریجی در ارتفاع ستون‌های سطح نانومتری می‌تواند اثربخشی باکتری کش آنها را تعیین کند. این کشف ممکن است به ایجاد یک نوع کاملاً جدید از مواد ضد باکتری منجر شود که می‌توان از آن  در بسته‌بندی مواد غذایی تا فیلتر ماسکها استفاده کرد. بر خلاف فیلترهای سنتی که باکتری‌ها در آن باقی می‌مانند وغیرفعال نمی‌شوند، ماده الاستیک جدید در مقیاس نانو می‌تواند با اطمینان باکتری‌ها را در عرض چند دقیقه از بین ببرد و این بدان معناست که آنها نمی‌توانند سازوکار دفاعی را فعال کنند.

انتهای پیام