يواجه الأسطول البحري الأمريكي دائماً هذه المشكلة.
يُدعى هذا تلطيخاً للسفن البحرية.
بالنسبة للذين لا يعملون بالملاحة البحرية،
تلطيخاً هو وجود أشياء مثل طحالب و كائنات بحرية قشرية و كائنات بحرية أُخرى
عالقة على جوانب السفن و الغواصات البحرية.
يُمكن تجنب هذا التلطيخ عن طريق
تغطية السفن و الغواصات البحربة بمواد سامة مثل الفلزات الثقيلة
لكن هذه الفلزات الثقيلة
ليست فعالة فى إبقاء السفن البحرية نظيفة كما فى بداية الرحلة البحرية.
نُريد تنظيف السفن
لأن تلطيخ هذه السفن البحرية
يُسبب إعاقة في عملية الإبحار فعلياً
و يُسهل على القراصنة كشفهم.
هذا سيء.
منذ بضع سنوات، مكتب الولايات المتحدة للبحوث البحرية
طلب من أحد زملأئي، المهندس الجيني د. أنتوني برينان،
ابتكار حل يمنع تلطيخ السفن البحرية
دون الحاجة لاستخدام الفلز الثقيل.
كان د. برينان يبحث في
قدرة الأسطُح الخشِنة في
امتناع تجمُع الكائنات البحرية كالطحالب.
لكن كان د.برينان يتقدم بصعوبة.
كل حلول التى أُنتجت بواسطة الهندسة الجينية من خلايا
الطحالب بٱت بالفشل في النهاية.
و بعدها، سافر د.برينان لمؤتمر في هاواى
و لاحظ شيئاً آثار اهتمامه.
انظروا إلى هذه الحيوانات البحرية:
بقرة البحر، و حوت، و سمكة قرش.
ماذا لحظتم؟
صحيح.
الحوت و بقرة البحر ملطخان،
لكن القرش نظيف تماماً.
هذه خصية تتمتع بها كل أسماك القرش.
المشاهدة القادمة لبرنامج أسبوع أسماك القرش
ستلاحظ أن كل سمكة قرش
نظيفة!
(ضحك)
لماذا؟
أراد برينان أكتشاف السبب.
بمساعدة بعض الطلاب الخريجن الشجعان،
تم اصطياد سمكة قرش.
(ضحك)
اصطادوا واحدة في المياه الضحلة
و بحذر أخذوا عينة من جلدها بأداة بصمة الأسنان الطبية.
لا داعي للقلق.
لم تتٱذ سمكة القرش، على الرغم من تأكُدي التام لعدم تقديرها.
(ضحك)
ٱخد الطلاب العينة و وضعوها تحت الجهر فى المعمل،
و تبدو على هذا الشكل.
يتألف جلد سمكة القرش من نتؤات سنية صغيرة،
و تتداخل لتكوين شكل الماس بشكل متكرر على جلد سمكة القرش.
و بعد بحث دقيق،
لاحظ برينان و فريقه نسيجاً على هذه النتوؤات السنية الصغيرة
هذا النسيج هو ما بيقي سمك القرش نظيفاً.
أنا عالم أحياء مهجرية و خبير أمراض مُعدية،
و شعرت أن هذا ساحر.
أفنيت عملي في محاولة إبقاء الأسطُح نظيفة،
خاصاً أسطُح الأجهزة الطبية.
كان هذا يُشكل مشكلة كبيرة في المستشفيات.
ما يحدث أن الجرثومات المُمرضة
تنمو في غير أماكنها
كنتيجة لبعض الخطوات الطبية.
يحدث شيء في أثناء أو بعد العملية الجراحية،
تتربص الجرثومات على سطح الجهاز الطبي
و تُسبب عدوى خطيرة،
و هذا ما يجعل عملية الشفاء مستحيلة.
ألقوا نظرة على هذه الأسلاك الطبية
المستعملة في غلق جرح قلب مريض بعد انتهاء عملية القلب المفتوح.
هل لاحظتوا هذه الكُتل الجرثومية على السطح؟
هذا المريض لم يُشف لأشهر
حتى تمت إزالة هذه الأسلاك و حلت مكانها أسلاك نظيفة.
هذا كان الحال،
نحن نستعمل المضاضات الحيوية لشفاء هذه العدوى.
المضاضات الحيوية كانت أدوية مذهلة،
لقترة وجيزة.
لكن تعرضت الجرثومات إلى مضاضات حيوية كثيرة، فى النهاية
اُرغموا على التأقلم.
و البقاء هو مفتاح الثورة،
و هذا ما نتحدث عنه هنا:
"ثورة الجراثيم".
ربما سمعتم بهذا في نشرة الأخبار.
يُدعى هذا "بمقاومة الجراثيم."
المراكز الأمريكية للسيطرة على الأمراض والوقاية
أعلنوا أن ثورة الجراثيم هي
من أكبر مشكلات الصحة العالمية حالياً.
المرض الذي كان يمكن علاجه
أصبح الآن غير قابل للعلاج.
كل عام فى الولايات المتحدة الأمريكية
يُصاب أكثر من مليوني إنسان نتيجة لمقاومة المضاد الحيوى،
و يَمُت أكثر من 23 الف إنسان نتيجة لهذه المقاومة.
مصانع الأدوية
في سباق مع الزمن لتطوير المضاضات الحيوية أكثر فأكثر
كمحاولة بائسة للتفوق على مقاومة الجراثيم للضاضات الحيوية.
لكن البكتريا و الجراثيم
يتطوروا بشكل سريع جداً عن ما يمكننا إبتكار طرق لقتلهم.
واضح أن عصر مضاضات الجراثيم قد أوشك على الانتهاء؛
لذا يجب إيجاد حل لهذا الأمر بشكل مختلف.
ماذا لو بدلًا من محاولة قتل البكتيريا بعد الأصابة بها
نحاول تصعيب الأمر على البكتيريا
في التربص على الأجهزة الطبية؟
بطريقة آخرى،
نردع هذه العدوى من الظهور.
هذا يُذكرنى بما تعلمناه عن سمك القرش.
النسيج على جلد أسماك القرش الذي يحميها من التلطيخ.
لذا، ماذا لو صنعنا أسطح الأدوات الطبية
مقاومة للبكتيريا المسببة للأمراض؟
يعلم د.برينان أنه إنجاز طبي يقع على عاتقه.
استعان ببعض الأشخاص الموثوق بهم هنا في دنفر، كولورادو
و أنشاؤا فريقًا و لقبوه بتكنولوجيا القرش الصغيرة.
انضممت لهذا الفريق في عام 2013،
و معا استخدمنا أسطُح تشبه جلد أسماك القرش
لمنع تكون البكتريا و مضعافات طبية أُخرى.
كان أول جهازنا الخاص هو قسطرة المسالك البولية،
التي بدء الأطباء استخدامها على المرضى في السنة الماضية.
(تصفيق)
ألقوا نظرة على هذه الصور.
السطح في الجانب الأيسر ملمسه مستوٍ
و السطح في الجانب الأيمن ملمسه قاسٍ.
لاحظوا كمية البكتريا على السطح المستوٍ
مقارنة بالسطح الذي يشبه جلد سمكة القرش؟
هذا لأن ملمس الذي يشبه جلد سمكة القرش
يخلق بيئة غير صحية للبكتريا للنمو.
إنه فعال على أسماك قرش و على الأجهزة الطبية
لأن الطبقة السطحية بها عنصر نشط مميز.
الطبقة السطحية
هي نوع دقيق ملموس على الأسطح.
يمكن أن يتضمن تفاعلات مثل تفاعل الماء أو تصلب المواد.
إن خشونة ملمس جلد سمكة القرش
يخلق طبقة سطحية مذهلة.
تفاعلنا مع الطبقة السطحية متغير طوال الوقت.
نحن لا نلاحظ هذا أبدا.
على سبيل المثال، نحن نحب تلطيخ سياراتنا بحبيبات المطر، صحيح؟
يكون هذا مثالياً مع معطف من الشمع.
الشمع مادة قوية لخلق طبقة سطحية.
لا يُمكن تغطية أسطح الجهزة الطبية بالشمع،
لكن يُمكن تغير ملمس سطحها الأن.
هذه الفكرة مناسبة لأنواع الأجهزة الطبية المختلفة،
من القسطرة حتى أجهزة تنظيم ضربات القلب ،
و هى فعالة ضد جميع أنواع البكتريا و الجراثيم.
بما إنها فعالة،
يمكننا فعل الكثير من مجرد حماية أسطح الأجهزة الطبية من البكتريا.
يمكننا منع حدوث مضاعفات طبية أخرى
من خلال فهم قوة الطبقة السطحية،
مثل الانسداد المتكرر،
نزيف الدم المفرط
أو ضعف سرعة الشفاء.
أسطح الجيل القادم من الأجهزة الطبية
المستوحى من جلد أسماك القرش
سيعرض كيفية صناعة الأجهزة الطبية.
جوهر الموضوع الحقيقي
هو أننا صنعنا كل الأجهزة الطبية بطريقة مُعقدة
لضخ السوائل في الدم،
لرصد ضربات القلب،
أو حتى لمراقبة نشاط المخ.
لكن الأشياء السيئة تحدث
عندما لا تتفاعل هذه الأجهزة مع طبيعة أجسامنا.
لكن اكتشفنا
أننا يمكننا تطوير تحمل الأجهزة الطبية لتأثير المواد الممرضة
من خلال ضبط صناعة الطبقة السطحية للأجهزة بمهارة،
مثل منع حدوث نزيف الدم المفرط
الذي يظهر على السطح المستوٍ ،
مقارنة بملمس جلد سمكة القرش.
هذا يعني إمكانية ربط الطبقة السطحية
بالاستخدام الطبي
لمنع المضاعافات الطبية
و الفضل لقوة أسماك القرش.
و أخيراً، بينما نصنع الأسطح الذكية
سنحتاج الى القليل من مضادات الميكروبات،
القليل من المواد الكيميائية و المضافات القاسية
و هذا سيجعل الحياة الطبية التكنولوجية
اكثر أماناً لاستخدامها.
هذا الابتكار في أأمن حالاته.
لكنه تذكير جيد لنا
لملاحظة العظمة الخفية المهمة
الموجودة للمواد الخام حولنا فى العالم.
شكراً
(تصفيق)