นักวิทยาศาสตร์สร้างหนามไททาเนียมเพื่อป้องกันการติดเชื้อหลังการฝังรากฟันเทียม

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

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2563 นักวิทยาศาสตร์ ได้ศึกษาปฏิสัมพันธ์บนพื้นผิวระหว่างเชื้อราสายพันธุ์ต่างๆ ที่เป็นอันตรายบนวัสดุที่มีโครงสร้างระดับนาโน งานวิจัยใหม่แสดงให้เห็นว่าพื้นผิวขรุขระที่มีโครงสร้างระดับจุลภาค ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากหนามต้านเชื้อแบคทีเรียบนปีกแมลง (จักจั่น แมลงปอ) สามารถต่อสู้กับเชื้อดื้อยาที่ดื้อยาได้อย่างมีประสิทธิภาพ รวมถึงเชื้อราด้วย งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Advanced Materials Interfaces เมื่อต้นเดือนกันยายน จากนั้นทีมนักวิทยาศาสตร์จึงได้ออกแบบแบบจำลองไมโครสไปค์ไทเทเนียมเพื่อป้องกันผู้ป่วยจากแบคทีเรียและเชื้อราโดยไม่ต้องใช้ยา

กลุ่มวิจัยวัสดุต้านเชื้อแบคทีเรียเชิงกลแบบอเนกประสงค์ (จากซ้ายไปขวา), เดนเวอร์ ลิงก์เลเตอร์, เลอ ฮวง ฟุก, เอเลนา อิวาโนวา, อาร์ตูโร อาบูร์โต-เมดินา, คาโรลลีน เดอ ซูซา ภาพ: มหาวิทยาลัย RMIT — กลุ่มวิจัยวัสดุต้านเชื้อแบคทีเรียเชิงกลแบบอเนกประสงค์ (จากซ้ายไปขวา), เดนเวอร์ ลิงก์เลเตอร์, เลอ ฮวง ฟุก, เอเลนา อิวาโนวา, อาร์ตูโร อาบูร์โต-เมดินา, คาโรลลีน เดอ ซูซา ภาพ: *มหาวิทยาลัย RMIT*

แนวทางของทีมมุ่งเน้นไปที่การกำจัดจุลินทรีย์เมื่อสัมผัส จึงจำกัดการแทรกแซงทางเคมี ฟุคและดร. เดนเวอร์ ลิงค์เลเตอร์ สมาชิกทีม ได้ทดลองกับพื้นผิวทรงกระบอกไทเทเนียมขนาดเล็กหลายชิ้น

มีการนำหนามที่ออกแบบมาเป็นพิเศษซึ่งมีความสูงเท่ากับเซลล์แบคทีเรียมาติดไว้บนพื้นผิวของรากเทียมไททาเนียม และทดสอบประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อแคนดิดาที่ดื้อยามากกว่าหนึ่งชนิด ซึ่งเป็นเชื้อราที่อาจถึงแก่ชีวิตได้และทำให้เกิดการติดเชื้อในอุปกรณ์การแพทย์ที่ซื้อจากโรงพยาบาลหนึ่งในสิบราย

ด้วยเหตุนี้ หนามไทเทเนียมขนาดเล็กจึงสามารถทำลายเซลล์ที่เป็นอันตรายได้ประมาณครึ่งหนึ่งเมื่อสัมผัส เซลล์เชื้อราที่เหลือจะไม่สามารถอยู่รอดได้อีกต่อไปเนื่องจากความเสียหาย และไม่สามารถแพร่พันธุ์หรือก่อให้เกิดการติดเชื้อได้

เซลล์แคนดิดาที่สมบูรณ์บนพื้นผิวไททาเนียมขัดเงา (ซ้าย) และเซลล์แคนดิดาที่แตกบนพื้นผิวไททาเนียมที่มีไมโครสไปก์ (ขวา) — เซลล์แคนดิดาที่ยังคงสภาพสมบูรณ์บนพื้นผิวไททาเนียมขัดเงา (ซ้าย) และเซลล์แคนดิดาที่แตกหักบนพื้นผิวไททาเนียมแบบไมโครสไปก์ (ขวา) ภาพ: *ทีมวิจัย*

ดร. เดนเวอร์ ลิงก์เลเตอร์ ระบุว่า การวิเคราะห์กิจกรรมของโปรตีนแสดงให้เห็นว่าเซลล์แคนดิดา อัลบิแคนส์ที่เสียหายถูกยับยั้งการเผาผลาญอย่างกว้างขวางนานถึง 7 วัน ส่งผลให้เซลล์ไม่สามารถสืบพันธุ์และตายในที่สุด ส่วนเซลล์ที่เหลือจะไม่สามารถอยู่รอดได้อีกต่อไปและจะหยุดทำงาน (เรียกว่า อะพอพโทซิส หรือการตายของเซลล์ที่ถูกโปรแกรมไว้)

“การค้นพบนี้แสดงให้เห็นว่าพื้นผิวต้านเชื้อราที่ออกแบบมาสามารถป้องกันการก่อตัวของไบโอฟิล์มจากยีสต์ที่ดื้อยาหลายชนิดซึ่งเป็นอันตรายได้อย่างไร” ศาสตราจารย์เอเลน่า อิวาโนวา หนึ่งในผู้ศึกษาความสามารถในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียบนปีกแมลงคนแรก กล่าว

ดร.ฟุก กล่าวว่าไมโครสไปค์ไทเทเนียมกำลังอยู่ในขั้นตอนการทดสอบความเป็นไปได้ ทีมวิจัยยังมุ่งทดสอบคุณสมบัติต้านเชื้อราของแบบจำลองนี้กับจุลินทรีย์สายพันธุ์ต่างๆ เพื่อปรับขนาดของไมโครสไปค์ให้เหมาะสมที่สุด เพื่อประสิทธิภาพในการต้านจุลชีพและแบคทีเรียที่ดีที่สุด

หนูกวีญ

ลิงค์ที่มา