นักวิทยาศาสตร์สร้างหนามไททาเนียมเพื่อป้องกันการติดเชื้อหลังการปลูกถ่าย

ดร. เล ฮวง ฟุก (อายุ 30 ปี) และเพื่อนร่วมงานของเขาที่มหาวิทยาลัย RMIT (ออสเตรเลีย) ได้สร้างแบบจำลองของหนามแหลมขนาดเล็กที่แกะสลักลงบนรากเทียมไททาเนียมเพื่อปกป้องผู้ป่วยจากแบคทีเรียและเชื้อราโดยไม่ต้องใช้ยา

ตั้งแต่ปี 2020 นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์บนพื้นผิวระหว่างเชื้อราที่เป็นอันตรายสายพันธุ์ต่างๆ บนวัสดุที่มีโครงสร้างนาโน งานวิจัยใหม่แสดงให้เห็นว่าพื้นผิวขรุขระที่มีโครงสร้างระดับจุลภาคซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากหนามบนปีกแมลงที่ฆ่าแบคทีเรีย (จักจั่น แมลงปอ) สามารถต่อสู้กับแบคทีเรียดื้อยาได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งรวมถึงเชื้อราด้วย ผลงานดังกล่าวได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Advanced Materials Interfaces เมื่อต้นเดือนกันยายน จากนั้นทีมนักวิทยาศาสตร์จึงพยายามออกแบบแบบจำลองของหนามไททาเนียมขนาดเล็กเพื่อปกป้องผู้ป่วยจากแบคทีเรียและเชื้อราโดยไม่ต้องใช้ยา

กลุ่มวิจัยวัสดุต้านเชื้อแบคทีเรียเชิงกลแบบมัลติฟังก์ชั่น (จากซ้ายไปขวา) เดนเวอร์ ลิงก์เลเตอร์, เล ฮวง ฟุก, เอเลน่า อิวาโนวา, อาร์ตูโร อาบูร์โต-เมดินา, คาร์โรลลิน เดอ ซูซา ภาพ: มหาวิทยาลัย RMIT — กลุ่มวิจัยวัสดุต้านเชื้อแบคทีเรียเชิงกลแบบมัลติฟังก์ชั่น (จากซ้ายไปขวา) เดนเวอร์ ลิงก์เลเตอร์, เล ฮวง ฟุก, เอเลน่า อิวาโนวา, อาร์ตูโร อาบูร์โต-เมดินา, คาร์โรลลิน เดอ ซูซา ภาพ: *มหาวิทยาลัย RMIT*

แนวทางของทีมมุ่งเน้นไปที่การกำจัดจุลินทรีย์เมื่อสัมผัส จึงจำกัดการแทรกแซงทางเคมี ฟุกและสมาชิกในทีม ดร. เดนเวอร์ ลิงก์เลเตอร์ ทดลองกับพื้นผิวกระบอกสูบไททาเนียมขนาดเล็กหลายชิ้น

มีการออกแบบหนามแหลมเป็นพิเศษให้มีความสูงเทียบเท่ากับเซลล์แบคทีเรีย สารเหล่านี้ได้รับการปลูกถ่ายลงบนพื้นผิวของรากเทียมไททาเนียม และผ่านการทดสอบประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อแคนดิดาที่ดื้อยามากกว่าหนึ่งชนิด เชื้อราที่อาจถึงแก่ชีวิตชนิดนี้เป็นสาเหตุของการติดเชื้ออุปกรณ์ทางการแพทย์หนึ่งในสิบรายในโรงพยาบาล

ด้วยเหตุนี้ หนามไททาเนียมขนาดเล็กจึงสามารถทำลายเซลล์ที่เป็นอันตรายได้ประมาณครึ่งหนึ่งเมื่อสัมผัส เซลล์เชื้อราที่เหลือจะไม่สามารถดำรงอยู่ได้อีกต่อไปเนื่องจากความเสียหายและไม่สามารถแพร่พันธุ์หรือทำให้เกิดการติดเชื้อได้

เซลล์ Candida ที่ยังคงสภาพสมบูรณ์บนพื้นผิวไททาเนียมที่ขัดเงา (ซ้าย) และเซลล์ Candida ที่แตกบนพื้นผิวไททาเนียมที่มีไมโครสไปก์ (ขวา) ภาพ: *คณะนักวิจัย*

ตามที่ ดร. เดนเวอร์ ลิงก์เลเตอร์ กล่าวไว้ การวิเคราะห์การเผาผลาญโปรตีนแสดงให้เห็นว่าเซลล์ Candida albicans ที่เสียหายจะถูกยับยั้งการเผาผลาญอย่างมากเป็นเวลาสูงสุด 7 วัน ทำให้เซลล์เหล่านี้ไม่สามารถขยายพันธุ์และฆ่าตัวตายในที่สุด เซลล์ที่เหลือจะไม่สามารถอยู่รอดได้อีกต่อไปและจะหยุดทำงาน (เรียกว่า อะพอพโทซิส หรือการตายของเซลล์ที่ได้รับการตั้งโปรแกรมไว้)

“การค้นพบนี้แสดงให้เห็นว่าพื้นผิวป้องกันเชื้อราที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสามารถป้องกันการก่อตัวของไบโอฟิล์มจากยีสต์ที่ดื้อยามากกว่าหนึ่งชนิดซึ่งเป็นอันตรายได้อย่างไร” ศาสตราจารย์เอเลน่า อิวาโนวา หนึ่งในคนกลุ่มแรกที่ศึกษาความสามารถในการฆ่าแบคทีเรียบนปีกแมลง กล่าว

ดร.ฟุก กล่าวว่าขณะนี้ไมโครสไปค์ไททาเนียมกำลังอยู่ในขั้นตอนการทดสอบความเหมาะสม ทีมยังมีเป้าหมายที่จะทดสอบคุณสมบัติต้านเชื้อราของตัวอย่างนี้กับสายพันธุ์จุลินทรีย์ที่แตกต่างกันเพื่อปรับขนาดไมโครสไปค์ให้เหมาะสมที่สุด เพื่อให้มีประสิทธิภาพในการต่อต้านจุลินทรีย์และแบคทีเรียที่ดีที่สุด

นู๋กวินห์

ลิงค์ที่มา