أخبارانتاج حيوانىدرسات وابحاثمقالات

الدكتورة مروى إبراهيم تكتب : الطب النانوي البيطري وتجربة تاثيرةعلى مسببات التهاب الضرع

التهاب الضرع البقري:

هو التهاب الغدة الثديية، من أكثر الأمراض شيوعًا التي تصيب الأبقار الحلوب ويتسبب في خسائر اقتصادية بسبب انخفاض الإنتاج وسوء نوعية الحليب. تشتمل العوامل المسببة على مجموعة متنوعة من البكتيريا إيجابية الجرام وسالبة الجرام، ويمكن أن تكون إما معدية (مثل المكورات العنقودية الذهبية، والمكورات العقدية القاطعة للدر، والميكوبلازما النيابة.) أو بيئية (مثل الإشريكية القولونية، والمكورات المعوية، والمكورات العنقودية سلبية التخثر). يعد تحسين الصرف الصحي مثل تعزيز نظافة الحلب، وتنفيذ تطهير الحلمة بعد الحلب، وصيانة آلات الحلب من الإجراءات العامة لمنع حدوث حالات جديدة من التهاب الضرع، ولكن علاج عدوى التهاب الضرع النشط يعتمد بشكل أساسي على المضادات الحيوية. ومع ذلك، أدى الاستخدام المكثف للمضادات الحيوية إلى زيادة المخاوف بشأن ظهور مسببات الأمراض المقاومة للمضادات الحيوية، مما دفع صناعات الألبان إلى تقليل استخدام المضادات الحيوية. ولذلك فهناك حاجة إلى تكنولوجيا متقدمة لمعالجة هذه المشكلة مثل تكنولوجيا النانو المتقدمة حيث تظهر الجسيمات النانوية المضادة للميكروبات والناقلات النانوية والمضادات الحيوية النانوية كأداة جديدة للطب النانوي لمواجهة التحديات الحالية أو القادمة في الأمراض المعدية.

تقنية النانو:

هي مجال العلوم والتكنولوجيا الذي يتعامل مع تطوير وإنتاج هياكل ومنصات وأدوات وأجهزة صغيرة للغاية من خلال التحكم في ترتيب الجزيئات الفردية في بنية الجسيمات الكلية. هذه الهياكل غالبا ما تسمى الجسيمات النانوية.

الكشف بمساعدة تكنولوجيا النانو عن العدوى الميكروبية ومقاومتها:

1- تتيح المواد النانوية المتقدمة ذات الخصائص الكهربائية والمغناطيسية والإنارة والتحفيزية الفريدةتشخيصًا سريعًا وحساسًا وفعالاً من حيث التكلفة بالإضافة إلى تحديد سريع لحساسية ومقاومة الأدوية المضادة للبكتيريا في وقت قصير. لقد ثبت أن الجسيمات النانوية المترافقة مع الأجسام المضادة تؤدي إلى إطلاق إشارات للتحليل الحيوي وتعداد البكتيريا شديدة الإمراض مثل الايشريشيا كولاى، مما يؤدي إلى اكتشاف انتقائي للغاية ومريح وسريع للبكتيريا المفردة في 20 دقيقة في المختبر.

2- ثبت أن الجسيمات النانوية ذات بصمات رامان الطيفية المحددة يمكنها التمييز بين البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية، مثل المكورات اعنقودية الدهبية من السلالات غير المقاومة في الأنظمة القائمة على المصفوفات الدقيقة عن طريق الكشف عن تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة.
3- يمكن استخدام الجسيمات النانوية المغناطيسية كأدوات حساسة وفعالة للغاية في الكشف عن الالتهابات الميكروبية. تم استخدام مجسات نانوية من أكسيد الحديد فائقة المغناطيسية في التعرف على بكتيريا (المتفطرة الطيرية) Mycobacterium avium spp. والقياس الكمي السريع لـ MAP مع حساسية عالية في الحليب والدم.
4- أثبتت الدراسات الحديثة في مجال تكنولوجيا النانو جدوى تحقيق فحوصات صيدلانية وصيدلانية حيوية سريعة وموثوقة للعدوى الميكروبية دون أي تحضيرات للعينات في الوسائط غير الشفافة مثل الدم والحليب.

آليات مضادات الميكروبات للمواد النانوية

1) إنتاج التحفيز الضوئي لأنواع الأكسجين التفاعلية التي تلحق الضرر بالمكونات الخلوية والفيروسية.
2) المساس بجدار الخلية البكتيرية وغشاء الخلية.
3) انقطاع نقل الطاقة.
4) تثبيط نشاط الانزيم وتخليق الحمض النووي.
المواد النانوية المستخدمة في تحضير أشكال الجرعات المضادة للميكروبات:
1- الفضة : تعتبر الفضة النانونية من بين أنواع مختلفة من الجسيمات النانوية المعدنية وأكسيد المعادن الأكثر فعالية ضد البكتيريا والفيروسات والعديد من الكائنات الحية الدقيقة حقيقية النواة الأخرى. تصل جسيمات الفضة النانوية إلى سلسلة الجهاز التنفسي وانقسام الخلايا فتؤدي في النهاية إلى موت الخلايا. النشاط المضاد للميكروبات من الفضة النانوية يتناسب عكسيا مع حجم الجسيمات النانوية .تستخدام الفضة النانوية مع المضادات الحيوية مثل البنسلين ,أموكسيسيلين, الاريثروميسين, وفانكومايسينمما أدى إلى تأثيرات مضادة للميكروبات محسنة ومتآزرة ضد البكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام. على سبيل المثال ، الإشريكية القولونية و المكورات العنقودية الذهبية.
2- أكسيد الزنك : لديه العديد من المزايا مثل انخفاض تكلفة الإنتاج ، خصائص حجب الأشعة فوق البنفسجية ، ومظهر أبيض مما أدى إلى خصائص انعكاس الضوء مفيدة في تطبيقات واقية من الشمس . أظهرت الجسيمات النانوية متعددة الطبقات المودعة على الأقمشة القطنية نشاطا ممتازا مضادا للبكتيريا ضد المكورات العنقودية الذهبية . ويعتقد أيضا أن الجسيمات النانوية من الزنك تدمر الدهون والبروتينات من غشاء الخلية البكتيرية ، مما يؤدى إلى تسرب محتويات الخلايا وموتها. أظهرت جزيئات أكسيد الزنك النانوية المغلفة بالكحول البولي فينيل زيادة نفاذية الغشاء ، والاستيعاب الخلوي ، والتغيرات الهيكلية داخل الخلايا
3- ثاني أكسيد التيتانيوم : هو الأكثر دراسة للنشاط الضوئى المضاد للميكروبات بين جميع المعادن. الجسيمات النانوية لها نشاط مضاد للجراثيم قوي عند تلقي التشعيع مع الأشعة فوق البنفسجية القريبة والأشعة فوق البنفسجية. يختلف التركيز المطلوب لقتل البكتيريا في حدود 100-1000 جزء في المليون من المواد النانوية. تعتمد فاعلية التأثير المضاد للميكروبات أيضا على حجم الجسيمات النانوية وكذلك شدة وطول موجة مصدر الضوء.
4- الذهب: يتم التوسط بشكل رئيسي في النشاط المضاد للميكروبات لجسيمات الذهب النانوية من خلال عوامل الجذب الكهروستاتيكية القوية للطبقة الثنائية سالبة الشحنة من غشاء الخلية و لاحظت العديد من الدراسات تأثيرات قوية للعوامل المضادة للميكروبات ضد البكتيريا إيجابية الجرام وسالبة الجرام، بما في ذلك أيضًا السلالات المقاومة للمضادات الحيوية، بواسطة مركبات الذهب/العقاقير النانوية، على سبيل المثال، جسيمات الذهب النانوية المطلية بالمضادات الحيوية مثل الستربتومايسين والنيومايسين والجنتاميسين .كما أظهرت جزيئات الذهب النانوية المغطاة بالشيتوزان إلى جانب الأمبيسيلين زيادة بمقدار الضعف في النشاط المضاد للميكروبات بالمقارنة مع نشاط الأمبيسيلين الحر. ولذلك، تعد جزيئات الذهب النانوية بمثابة منصة تسليم واعدة وفعالة للعلاج بالمضادات الحيوية في علاج الالتهابات البكتيرية الخطيرة بجرعة أقل من المضادات الحيوية ومع آثار جانبية أقل.

مزايا المضادات الحيوية النانوية في العمل كمضاد للميكروبات وعلاج للأمراض المعدية:

1) يمكن صياغة ناقلات النانو والمركبات النانوية لتكون مستجيبة للمنبهات على سبيل المثال ، المجال الكيميائي والمغناطيسي والحرارة ودرجة الحموضة لتوصيل الأدوية المستهدفة وأجهزة الاستشعار البيولوجية مثل الأموكسيسيلين المجفف بالتجميد في تركيبة مع الشيتوزان والبولي فينيل بيروليدون لإطلاق المضادات الحيوية المستجيبة للحمض مفيد بشكل خاص في علاج الخراج الذي غالبا ما يكون حمضيا ويقلل من تأثير العلاج التقليدي بمضادات الميكروبات.
2) يمكن تعديل الجسيمات النانوية جزيئيا لامتلاك خصائص فيزيائية كيميائية متعددة الاستخدامات لتقليل الآثار الجانبية. غالبا ما ينتج عن الإدارة الجهازية للعوامل التقليدية المضادة للميكروبات آثار جانبية مثل السمية الكبدية للسيفالوسبورينات. يمكن أن تقلل ناقلات النانو من هذه الآثار الجانبية عن طريق تقليل الجرعة المطلوبة وتوطين الدواء في مستودعات الناقل.
3) إن توصيل الأدوية المضادة للميكروبات القائمة على الجسيمات النانوية واعد في التغلب على مقاومة المضادات الحيوية التقليدية التي طورتها أنواع مختلفة من البكتيريا.
4) يمكن أن يؤدي إعطاء العوامل المضادة للميكروبات باستخدام الجسيمات النانوية إلى تعزيز المؤشر العلاجي ، وإطالة الدورة الدموية للأدوية ، أي إطالة عمر النصف ، وتحقيق إطلاق الأدوية الخاضعة للرقابة ، وتحسين الحرائك الدوائية الشاملة.
5) يمكن تطوير الجسيمات النانوية المضادة للميكروبات وإدارتها بطرق مريحة وفعالة من حيث التكلفة بطرق مختلفة مع تردد إدارة منخفض.
6) يمكن أن يحقق توصيل الأدوية المضادة للميكروبات القائمة على الجسيمات النانوية قابلية محسنة للذوبان وتعليق الأدوية وما يصاحب ذلك من توصيل عوامل متعددة للتأثيرات التآزرية المضادة للميكروب.
و سوف تستمر الابحاث لتطبيق كل ما يتم فى المختبر للوصول الى مركبات نانونية تستخدم فى التطبيق الحقلى
المراجع:
1. Jain KK (2007) Applications of nanobiotechnology in clinical diagnostics. Clin Chem 53(11): 2002-2009.
2. Rosi NL, Mirkin CA (2005) Nanostructures in biodiagnostics. Chem Rev 105(4): 1547-1562.
3. Look M, Bandyopadhyay A, Blum JS, Fahmy TM (2010) Application of nanotechnologies for improved immune response against infectious diseases in the developing world. Adv Drug Deliv Rev 62(4): 378-393.
4. Basu M, Seggerson S, Henshaw J, Jiang J, Cordna R, et al. (2004) Nano-biosensor development for bacterial detection during human kidney infection: use of glycoconjugate-specific antibody-bound gold nanowire arrays (GNWA). Glycoconj J 21(8): 487-496.
5. Maness PC, Smolinski S, Blake DM, Huang Z, Wolfrum EJ, et al. (1999) Bactericidal activity of photocatalytic TiO2 reaction: toward an understanding of its killing mechanism. Appl Environ Microbiol 65(9): 4094-4098
6. Sawai J (2003) Quantitative evaluation of antibacterial activities of metallic oxide powders (ZnO, MgO and CaO) by conductimetric assay. J Microbiol Methods 54(2): 177-182.
7. Kuhn KP, Cahberny IF, Massholder K, Stickler M, Benz VW, et al. (2004) Disinfection of surfaces by photocatalytic oxidation with titanium dioxide and UVA light. Chemosphere 53(1): 71-77. 79. Grace AN, Pandian K (2007) Antibacterial efficacy of aminoglycosidic antibiotics protected gold nanoparticles-a brief study. Colloids Surf A 297(1-3): 63-70.
8. Dufresne MH, Garrec DL, Sant V, Leroux JC, Ranger M (2004) Preparation and characterization of watersoluble pH-sensitive nanocarriers for drug delivery. Int J Pharm 277(1-2): 81-90.





مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى