رفتن به نوشته‌ها

محققان MSU فناوری چاپ سه بعدی را برای ایجاد بیوفیلم توسعه دادند


از طریق ما با همه چیزهایی که در دنیای شگفت انگیز AM اتفاق می افتد به روز باشید لینکدین انجمن.

مبارزه با عفونت‌های باکتریایی تهدیدکننده حیات، کاهش لجن که باعث مسدود شدن لوله‌ها می‌شود و جلوگیری از تجمع پلاک روی دندان‌ها می‌تواند روزی از فناوری جدیدی که توسط محققان دانشگاه ایالتی مونتانا (MSU)، کاترین زیملیچ و ایزاک تورنتون توسعه داده شده است، بهره‌مند شود. هنگامی که باکتری ها و سایر میکروب ها به سطوح می چسبند و تشک های لزج به نام بیوفیلم ایجاد می کنند، جوامع پیچیده ای را تشکیل می دهند که اغلب در برابر ضد عفونی کننده های سنتی مقاوم هستند. اکنون، دانشمندان مرکز مهندسی بیوفیلم MSU در حال توسعه ابزاری برای تکثیر موزاییک‌های میکروبی هستند تا امکان مطالعه درمان‌های نوآورانه را فراهم کند.

ایزاک تورنتون که در حال حاضر مدرک دکترای خود را در رشته مهندسی مکانیک گرفته است و در کنار دانشجوی دکترای میکروبیولوژی کاترین زیملیچ کار می کند، گفت: «ما هیجان زده هستیم که اولین اجمالی از این فناوری را به اشتراک بگذاریم.

در دو سال گذشته، کاترین زیملیچ و ایزاک تورنتون یک دستگاه چاپ سه بعدی طراحی و آزمایش کرده اند که می تواند شبکه ای از باکتری های منفرد را به طور دقیق در هیدروژل قرار دهد. با بهره گیری از پیشرفت های چاپ سه بعدی، محققان MSU می توانند میکروب ها را در قطرات رزین هیدروژل مایع ترسیم کنند و سپس از نور لیزر برای جامد کردن مواد استفاده کنند و یک بیوفیلم ابتدایی بسازند.

ایزاک تورنتون، که در آزمایشگاه جیم ویلکینگ، دانشیار دپارتمان مهندسی شیمی و بیولوژیکی در دانشکده مهندسی نورم آسبیورنسون دانشگاه MSU، این تحقیق را انجام می‌دهد، گفت: «ما می‌توانیم سلول‌ها را دقیقاً در جایی که می‌خواهیم مرتب کنیم و محصور کنیم».

تا کنون، این دو تنها از یک گونه باکتری استفاده کرده‌اند، اما با استفاده از چاپگر سه‌بعدی برای انجام پاس‌های متعدد، هرکدام با گونه‌ها یا گونه‌های متفاوتی از باکتری‌ها، می‌توانند شروع به ایجاد بیوفیلم‌های پیچیده‌تر و لایه‌ای موجود در طبیعت کنند. با افزودن رنگ فلورسنت به باکتری، محققان MSU می‌توانند به راحتی میکروب‌ها را با استفاده از میکروسکوپ‌های تخصصی ببینند و به آن‌ها اجازه می‌دهند فعل و انفعالاتی را که بین سلول‌ها اتفاق می‌افتد بررسی کنند.

چرخه زندگی بیوفیلم منبع: MSU

کاترین زیملیچ گفت: «حتی ساده‌ترین سیستم‌های بیوفیلم نیز پیچیده هستند. “این مانند یک جنگل است که در آن تنوع زیادی وجود دارد. ما به ابزارهای جدیدی نیاز داشتیم تا ببینیم این تنوع چگونه ایجاد می‌شود و چگونه حفظ می‌شود.»

مشخص است که محیط پویا در یک بیوفیلم می تواند به مقاوم کردن میکروب ها در برابر درمان های سنتی کمک کند. پروفسور MSU Regents و محقق باسابقه بیوفیلم، فیل استوارت، نشان داده است که باکتری که معمولاً باعث عفونت های خطرناک زخم می شود، در برابر آنتی بیوتیک ها مقاومت می کند زیرا سلول های سطح پایین بیوفیلم از اکسیژن و سایر ترکیبات قطع شده و باعث خاموش شدن آنها می شود. و در نتیجه بیولوژی آنها را به اندازه ای تغییر می دهد که دارو بی اثر می شود.

کاترین زیملیچ که مشاور تحقیقاتی او متیو فیلدز، مدیر مرکز مهندسی بیوفیلم است، گفت: «یک چیزی که واضح‌تر می‌شود این است که پتانسیل درمان این باکتری‌های بیماری‌زا با تغییر محیط بیوفیلم تعاملی به جای تلاش برای استفاده از محصولات شیمیایی خشن وجود دارد. برای مثال، درمان‌ها می‌توانند شامل معرفی باکتری‌های بی‌ضرر باشند که با میکروب‌های مضر رقابت می‌کنند و بیوفیلم محافظ را مختل می‌کنند.

توسعه این درمان‌ها به آزمایش‌های زیادی در یک محیط آزمایشگاهی کنترل‌شده نیاز دارد، جایی که ابزار چاپ سه‌بعدی جدید وارد می‌شود. کاترین زیملیچ گفت: «ما فکر می‌کنیم که می‌توان آنالوگ‌هایی از نحوه تشکیل طبیعی این بیوفیلم‌های بیماری‌زا ساخت.

به گفته پل استورمن که کار این مرکز را با تقریباً 30 شریک صنعتی خود هماهنگ می کند، شرکت هایی مانند پراکتر و گمبل، 3M و Ecolab و همچنین ناسا مشتاق هستند تا راه های جدیدی برای کنترل مؤثر بیوفیلم های مشکل ایجاد کنند.

پل استورمن گفت: «این واقعاً در مورد کمک به آنها برای توسعه محصولات مفید است. این جلسه راهی عالی برای اعضای ما است تا از آخرین تحقیقات بیوفیلم مطلع شوند. و ما می‌توانیم کارهایی را که انجام می‌دهیم و قادر به انجام آن هستیم به نمایش بگذاریم.»

از آنجایی که بیش از 30 سال پیش تأسیس شد، مرکز مهندسی بیوفیلم یک رهبر جهانی در مطالعه بیوفیلم ها بوده است، و پیشگام یک رویکرد بین رشته ای است که حوزه های متعددی از مهندسی، میکروبیولوژی و سایر زمینه ها را برای حل مشکلات دنیای واقعی ترکیب می کند. به گفته آیزاک تورنتون – این چیزی است که او را به پروژه جذب کرد. او گفت: “این مایه خرسندی است که این فرصت را دارم تا مهارت های خود را در مهندسی مکانیک به ارمغان بیاورم تا به میکروبیولوژیست ها کمک کنم تا به نسل جدیدی از سوالات پاسخ دهند.”

کاترین زیملیچ گفت: «ما باید با هم کار کنیم. “من فکر می کنم این یکی از بهترین مکان ها در جهان برای بررسی این سوالات است.”



منبع

منتشر شده در اخبار پرینتر و چاپ سه بعدی