يمكن أن تساعد التيارات الكهربائية الضعيفة في مكافحة البكتريا و الجراثيم

أظهر العلماء أن التيارات الكهربائية التي تُقاس بالمليون من أمبير تقتل البكتيريا bacteria و الجراثيم ،عن طريق تعطيل أغشيتها الخارجية.

و قد يكون هذا الاكتشاف مصدر إلهام لتقنيات جديدة لمضادات الميكروبات تستخدم الكهرباء لإبطاء انتشار العدوى المقاومة للمضادات الحيوية.

لقد عرف العلماء منذ الستينيات أن الكهرباء يمكن أن تقتل أو تمنع نمو البكتيريا و الجراثيم.

و مع ذلك ، فإن التهديد المتزايد الذي تشكله الجراثيم المقاومة للمضادات الحيوية في السنوات الأخيرة قد أعطى مزيداً من الإلحاح للبحث عن طرق جديدة للحد من انتقال البكتيريا.

و وفقاً لتقرير نشرته مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC) في عام 2019 ، فقد كان هناك -على سبيل المثال- 2.8 مليون عدوى مقاومة للمضادات الحيوية في الولايات المتحدة كل عام ، مما يتسبب في وفاة ما يقدر بنحو 35000 شخص.

و تضمنت معظم الأبحاث المبكرة في التأثيرات القاتلة لـ الجراثيم للكهرباء تيارات كبيرة نسبياً أو مجالات كهربائية.

و في الآونة الأخيرة ، اقترحت الدراسات أن التيار الذي يقل عن 5 آلاف جزء من الأمبير المطبق لمدة 72 ساعة على الأقل يمكن أن يقتل البكتيريا عن طريق إتلاف أغشيتها.

و لكن لم يتضح بالضبط كيف تدمر الكهرباء البكتيريا و ما إذا كانت التيارات المنخفضة تعمل كذلك.

المليون من أمبير Millionths of an amp

الآن ، أظهر فريق من العلماء في جامعة أركنساس University of Arkansas، في فايتفيل ، أن تياراً أقل من 100 من المليون من الأمبير ، أو الميكرو أمبير microamps، المطبق لمدة 30 دقيقة يمكن أن يقتل البكتيريا و الجراثيم.

كذلك اكتشف الباحثون أن التيار يعمل عن طريق تعطيل أغشية البكتيريا ، مما يسمح للبروتينات و الأيونات و الجزيئات الصغيرة الأخرى بالتسرب داخل و خارج الخلايا.

و قد كان الجهد أقل من 1.5 فولت كافياً لتوليد التيار المطلوب. يقول البروفيسور يونج وانج Yong Wang، كبير مؤلفي الدراسة الجديدة:

"إن الطاقة الكهربائية التي استخدمناها منخفضة جداً". "و يمكن أن توفر البطارية المنزلية طاقة كافية. و كذلك الأمر بالنسبة للوحة شمسية مساحتها 1 سم مربع ".

و من ناحية أخرى تشير النتائج إلى أن الكهرباء قد تكون طريقة عملية لتعقيم الأشياء باستمرار ، مثل مقابض الأبواب ، التي يلمسها الناس كثيراً. 

إن التيارات الكهربائية هي أصغر من أن تؤذي البشر، كما يقول البروفيسور وانغ.

يمكن للعلماء أيضاً استخدام التيارات الصغيرة لمنع تكوين مستعمرات بكتيرية قاسية ، أو أغشية حيوية ، على الأسطح في مرافق تخزين أو تنقية المياه.

و للعلم فقد ظهر البحث في مجلة علم الأحياء الدقيقة التطبيقي و البيئي journal Applied and Environmental Microbiology.

خلايا راشحة Leaky cells

في تجاربهم ، استخدم الباحثون أنابيب تحتوي على محلول من بكتيريا Escherichia coli و زوج من أقطاب الألومنيوم.

و قاموا بتطبيق مجموعة متنوعة من التقنيات لمقارنة حالة البكتيريا في الأنابيب حيث تم تشغيل الجهد عبر الأقطاب الكهربائية و في الأنابيب التي تم إيقاف تشغيلها.

على سبيل المثال ، قاموا بتعريض البكتيريا لصبغة فلورية حمراء تسمى بروبيديوم يوديد التي تلوث الحمض النووي ، مما يجعلها مرئية تحت المجهر.

و كشف هذا أن المزيد من يوديد البروبيديوم اخترق أغشية البكتيريا و ربط الحمض النووي بعد تطبيق التيار.

أوضح الباحثون أن التجربة توضح أن الأيونات و الجزيئات الصغيرة الأخرى مثل الأحماض الأمينية تتسرب من و إلى الخلايا.

و قد أثبتت تقنية أخرى ، تسمى اختبار الترشيح ، أنه حتى الجزيئات الكبيرة مثل البروتينات و الأحماض النووية يمكن أن تتسرب من الخلايا بعد أن تضررت أغشيتها بسبب التيار الكهربائي.

و يعتقد الباحثون أن التيارات الكهربائية قد تعطل الغشاء عن طريق تغيير الجهد الطبيعي عبره ، و المعروف باسم جهد الغشاء membrane potential.

و  لذلك عندما قام الباحثون بتطبيق صبغة فلورية تسمى MitoTracker Green على البكتيريا ، توهج أغشيتها بشكل أكثر سطوعاً بعد التعرض للكهرباء.

و على الرغم من أن هذا لا يزال موضع نقاش ، كما يقول المؤلفون ، فإن بعض علماء الأحياء الدقيقة يعتقدون أن ارتباط جزيئات MitoTracker Green بالأغشية يعتمد على الإمكانات الكهربائية للأغشية.

استنتاجات الباحثون:

• تسلط هذه الدراسة الضوء على أن معالجة البكتيريا بتيار كهربائي [أقل من 100 ميكرو أمبير] لمدة 30 دقيقة قد تسبب في تلف كبير في الغشاء، و أدى إلى تسرب ثنائي الاتجاه للأيونات و الجزيئات الصغيرة و البروتينات. 
  
  

• و من الجدير بالذكر أن الطاقة الكهربائية التي تؤدي إلى تلف غشاء خطير للبكتيريا منخفضة للغاية ، و هو ما يُتوقع أن يسهل استخدام التيار الكهربائي الصغير (و الجهد الكهربائي المنخفض) لتطبيقات مضادات الميكروبات.
  
  

عزيزي القارئ
لأننا نهتم، نتمنى أن تكتب لنا في التعليقات عن المواضيع التي ترغب و تهتم بها لنتمكن من تقديمها لك، لرغبتنا في أن يعبِّر موقعنا عن اهتمامات القارىء العربي.

 كما ونرجوا منك مشاركة المقال في حال أعجبك المحتوى.   

ننصحك بقراءة المقالات التالية :

البكتيريا المسببة لأمراض اللثة يمكن أن تحفز مرض ألزهايمر

المناعة ضد البكتيريا في الكلى: الحد من تناول الملح قد يساعد في مكافحة الالتهابات البكتيرية في الكلى