ابداع سیمان آنتی بیوتیکی برای جلوگیری از عفونت استخوان

سالانه ۷۰۰ هزار نفر به دلیل مقاومت آنتی بیوتیکی جان خود را از دست می‌دهند. متاسفانه جمعیت رو به رشد جهانی، مقاومت فزاینده‌ای در برابر درمان‌های آنتی‌بیوتیکی ایجاد می‌کند و این تهدیدی است که با بودجه ناکافی مواجه شده است، زیرا انگیزه‌های تجاری برای توسعه آنتی‌بیوتیک‌های جدید کاهش یافته است.

به نقل از تی ان،یک مطالعه جدید که توسط محققان بیمارستان زنان بریگام انجام شده، به این مشکل رو به رشد در توسعه آنتی بیوتیک‌ها با استفاده از یک رویکرد جدید پرداخته است و روش آنها ساختن یک پلتفرم قوی و برنامه کامپیوتری از آنتی بیوتیک‌ها و شناسایی یک آنتی بیوتیک موثر برای استفاده هدفمند در ماتریکس "سیمان استخوانی" است.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

سیمان استخوانی (bone cement) ترکیبی شیمیایی است که در بدن انسان به منظور اتصال استخوان‌ها یا مفصل‌های مصنوعی به یکدیگر استفاده می‌شود. این ترکیبات که عموما از جنس سرامیک‌ها و پلیمرها می‌باشند به صورت فراوان در عمل‌های ارتوپدی و استئوتومی(Osteotomy) کاربرد دارند. این رویکرد به طور بالقوه می‌تواند برای درمان عفونت‌های استخوانی(یک عارضه رایج پس از اعمال جراحی ارتوپدی) استفاده شود.

در این گونه عمل‌ها مفصل یا استخوان معیوب را برداشته و با اندام جدید جایگزین می‌کنند، حین جایگزین کردن استخوان یا مفصل در آن حفره‌هایی ایجاد می‌کنند که سیمان را درون آن می‌ریزند و این سیمان بعد از مدتی مانند چسب سفت شده و باعث جوش خوردن کامل استخوان‌ها به هم می‌شود.

دکتر"هائه لین جانگ"(Hae Lin Jang) مدیر مرکز درمانی مهندسی بیمارستان زنان بریگام و محقق اصلی این مطالعه گفت: در حال حاضر، سازمان غذا و دارو(FDA) فقط سیمان‌های استخوانی مملو از آنتی‌بیوتیک‌هایی را تأیید کرده است که در اصل برای بافت استخوان ساخته نشده‌اند. علاوه بر اینکه این مواد مختص بافت استخوانی نیست، مقاومتی در برابر این آنتی‌بیوتیک‌ها پدیدار شده است و ما باید نسل جدیدی از آنتی بیوتیک‌ها را ایجاد کنیم که برای رفع این نیاز نوظهور بهینه شده باشند.

روش‌های متداول مانند تعویض زانو و مفصل ران می‌تواند منجر به عفونت باکتریایی مانند استافیلوکوک شود که در حال حاضر با آنتی بیوتیک‌های سیستمیک(systemic antibiotics) درمان می‌شود. قرار گرفتن سیستمیک در معرض آنتی بیوتیک‌ها دقیقا عفونت را مورد هدف قرار نمی‌دهد بنابراین، دوزهای زیادی مورد نیاز است که منجر به عواقب ناخواسته مقاومت دارویی و تخریب میکروبیوتای مفید می‌شود. برای رفع این مشکل رو به رشد، محققان این مطالعه ترکیبی قوی از آنتی بیوتیک و سیمان استخوانی تولید کردند.

در این مطالعه برای مهندسی یک آنتی بیوتیک جدید برای تحویل مقدار خاص دارو از طریق ماتریکس سیمان استخوان، از سیمان استخوانی پلی متیل متاکریلات(PMMA) استفاده شد. این گروه از محققان مولکول‌ها را برای طراحی آنتی‌بیوتیک در فهرست نهایی قرار دادند و در یک مدل بالینی، باکتری‌های حساس و مقاوم به دارو را بررسی کردند.

پلی(متیل متاکریلات) Poly(methyl methacrylate) یک ترکیب شیمیایی است که به عنوان پلیمر واسط در طرح نگار الکترونی به کار می‌رود. این ماده یکی از سخت‌ترین و محکم‌ترین پلیمرها با شفافیتی بالاتر از شیشه و سطحی صیقلی و براق و مقاوم در برابر عوامل جوی است.

محققان آنتی‌بیوتیک دوعملی VCD-۰۷۷ را مشخص کردند و فعالیت و کارایی آن را در سلول‌ها و مدل‌های حیوانی مطالعه کردند. VCD-۰۷۷ نه تنها سینتیک آزادسازی داروی مورد نظر را بدون تاثیر بر پایداری سیمان استخوانی پلی متیل متاکریلات نشان داد، بلکه کارایی بالایی را در برابر طیف وسیعی از رشته‌های باکتری مقاوم به دارو نشان داد و رشد مقاومت در آینده را کند کرد. در واقع، سیمان استخوانی پلی متیل متاکریلات با VCD-۰۷۷ کارایی بیشتری نسبت به همه سیمان‌های استخوانی حاوی آنتی‌بیوتیک در حال حاضر در برابر عفونت‌های استخوانی استافیلوکوک در مدل موش داد.

"شیلادیتیا سنگوپتا"(Shiladitya Sengupta) نویسنده دیگر این مطالعه گفت: ترکیب هوش مصنوعی و کشف دارو برای ایجاد آنتی‌بیوتیک‌های جدید راهی آینده نگرانه و کارآمدتر و مقرون‌به‌صرفه‌تر است. درمان ممکن است پیچیده‌تر شود و باکتری‌ها پیچیده‌تر شوند، اما ما مهندسان زیست‌پزشکی نیز پیچیده‌تر می‌شویم.

نتایج این مطالعه در مجله Nature Biomedical Engineering منتشر شده است.

باشگاه خبرنگاران جوان علمی پزشکی بهداشت و درمان

منبع: باشگاه خبرنگاران

کلیدواژه: پوکی استخوان بیماری غیرواگیر آنتی بیوتیک سیمان استخوانی آنتی بیوتیک ها آنتی بیوتیک سیمان استخوان

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.yjc.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «باشگاه خبرنگاران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۲۱۰۲۹۳ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

افزودنی های بتن

تاریخچه افزودنی های بتن به قدمت بتن است. افزودنی های بتن بخشی از فناوری بتن هستند. در زمان های قدیم، گاهی اوقات، مهندسان سایت (بر اساس تجربه خود) پیشنهاد می کردند که مواد شیمیایی را قبل یا در حین اختلاط مواد بتن اضافه کنند. افزودنی های بتن جزء مهمی در بتن با سیمان، آب و سنگدانه ها هستند. امروزه افزودنی های بتن جزء مهم و به طور فزاینده ای در جهان هستند. بتن بدون مواد افزودنی امروزه یک استثنا است. آنها برای سازه های بتنی مضر نیستند اما در نهایت خواص بتن تازه و سخت شده را بهبود می بخشند.
این روزها بتن برای مصارف مختلفی استفاده می شود تا برای شرایط مختلف مناسب باشد. بتن معمولی ممکن است عملکرد کیفی مورد نیاز مانند دوام، مقاومت، کارایی و کیفیت نهایی بتن را به ما ندهد. در چنین شرایطی از افزودنی های بتن برای اصلاح یا بهبود خواص معمولی بتن استفاده می شود. به عنوان مثال بتن ریزی انبوه، بتن ریزی در فضاهای باریک، در مکان های دورافتاده که آب به راحتی در دسترس نیست، جایی که قالب ها باید زودتر برداشته شوند، بتن ریزی در نزدیکی مناطق ساحلی و غیره.

شرکت ماشین سازی صادقی، طراح و تولید کننده انواع ماشین آلات و تجهیزات ساختمانی شامل دستگاه بلوک زنی ، میکسر سیمان و ... مطابق با استانداردهای روز صنعت میباشد. با توجه به فروش بدون واسطه و حجم زیاد سفارشات در تولید انبوه، دارای محصولات با مناسب ترین قیمت نسبت به محصولات مشابه در بازار می باشد.

اهمیت افزودنی های بتن:

با این حال، توجه داشته باشید که افزودنی نباید برای جایگزینی مواد تشکیل دهنده با کیفیت پایین یا عملکرد ضعیف استفاده شود. افزودنی های بتن برای بهبود رفتار بتن در شرایط مختلف و تضمین کیفیت بتن در حین اختلاط / انتقال / جاگذاری / عمل آوری، هم به عنوان بتن تازه و هم به عنوان بتن سخت شده استفاده می شود. برای خرید دستگاه مخلوط کن بتن، خاموت زن و دستگاه جدول زن با کارشناسان ما تماس حاصل فرمایید.

مواد افزودنی عمدتاً برای موارد زیر استفاده می شوند:

برای کاهش محتوای آب در بتن، یعنی حفظ نسبت آب سیمان تا حد ممکن. افزایش مقاومت فشاری و پارامتر دوام بتن. برای افزایش کارایی و دادن زمان حمل و نقل و قرار دادن بیشتر. برای دادن خاصیت خاص بتن یا ایجاد شرایط مطلوب در هنگام قرار دادن. برای کنترل ترک های انقباض. برای دستیابی موثرتر به خواص خاص بتن. برای اطمینان از کیفیت بتن در هنگام اختلاط، حمل و نقل، قرار دادن و عمل آوری در شرایط نامساعد جوی. میزان یا ظرفیت خونریزی را تغییر دهید. بهبود قابلیت پمپاژ کاهش نفوذپذیری افزایش پیوند بین بتن موجود و جدید.

استفاده موفقیت آمیز از مواد افزودنی در بتن به استفاده از روش های مناسب بتن ریزی و بچینگ بستگی دارد. بیشتر افزودنی ها به صورت مایع آماده برای استفاده عرضه می شوند و در کارخانه یا محل پروژه به بتن اضافه می شوند.

انواع مواد افزودنی بتن

مواد افزودنی بتن دو نوع اصلی هستند:

1. مواد افزودنی شیمیایی برای بتن:

افزودنی‌های شیمیایی، مواد شیمیایی محلول در آب هستند که به مقدار کم به بتن اضافه می‌شوند تا خواص خاصی را تغییر دهند. هزینه ساخت و ساز را کاهش می دهد و خواص بتن سخت شده را افزایش می دهد. از بهترین تولید کنندگان دستگاه های بلوک زن و جدول زن میتوان به فامکو ، صادقی ماشین ، ماشین سازی سرمد و اصفهان تاج نادی اشاره نمود.
مواد افزودنی شیمیایی به شرح زیر طبقه بندی می شوند.

(الف) کاهش دهنده های هوایی:

سرگرم کننده های هوا برای پخش حباب های ریز هوا در بتن استفاده می شوند. افزودن این ماده افزودنی باعث کاهش جدا شدن بتن تازه می شود. همچنین مقاومت بتن در برابر یخبندان شدید را بهبود می بخشد که باعث کاهش آسیب در چرخه های انجماد و ذوب می شود و در آنجا با افزایش دوام بتن می شود. آنها همچنین به کاهش چگالی بتن کمک می کنند.

ب) کاهش دهنده های آب:

از افزودنی های کاهنده آب برای کاهش مقدار آب اختلاط مورد نیاز برای تولید بتن اسلامپ مورد نظر استفاده می شود. نسبت آب به سیمان را کاهش می دهند، محتوای سیمان را کاهش می دهند و اسلامپ را افزایش می دهند و می توانیم مقاومت ویژه بتن را بدست آوریم.

(ج) تنظیم کند کننده ها:

کند کننده، ترکیبی است که فرآیند شیمیایی هیدراتاسیون را کند می کند یا به تاخیر می اندازد، به طوری که بتن برای مدت طولانی تری نسبت به بتن بدون کندکننده، پلاستیک و قابل کار باقی می ماند. این نوع افزودنی های بتن به طور گسترده در جاهایی که بتن ریزی در دمای بالا انجام می شود استفاده می شود. از آنجایی که دمای بالا می تواند گیرش اولیه سریعتر بتن را ایجاد کند.

(د) تنظیم شتاب دهنده ها

شتاب دهنده ها به بتن اضافه می شوند تا میزان مقاومت اولیه بتن را افزایش دهند تا امکان حذف زودتر قالب و کاهش مدت زمان لازم برای عمل آوری فراهم شود. کلرید کلسیم رایج ترین شتاب دهنده است. با این حال، می تواند فعالیت خوردگی را افزایش دهد. اما بهترین روش های بتن مانند طراحی اختلاط مناسب، یکپارچه سازی، پوشش کافی از مسائل خوردگی جلوگیری می کند. این نوع افزودنی های بتن به ویژه برای اصلاح خواص بتن در هوای سرد مفید هستند.

ه) بازدارنده های خوردگی:

بازدارنده های خوردگی برای کاهش خوردگی در فولاد و میله های فولادی در بتن استفاده می شود. ما می توانیم هزینه نگهداری سازه را با استفاده از مواد افزودنی بتن بازدارنده های خوردگی کاهش دهیم. آنها می توانند هزینه تعمیر و نگهداری سازه های RCC را در طول عمر معمولی 30-40 سال کاهش دهند.

2. مواد افزودنی معدنی برای بتن:

سیمان رایج ترین و پرکاربردترین ماده اتصال دهنده در ساختمان است. برای بتن ریزی سیمان با سنگ خرد شده، ماسه و آب به نسبت دقیق مخلوط می شود تا بتن تولید شود. برای به دست آوردن نتایج بهتر، کارایی بهتر، استحکام بیشتر و تکمیل، از افزودنی های معدنی سیمان یا ملات استفاده می شود.
ماده ای که هم به عنوان پرکننده به بتن اضافه می شود، یعنی ساختار فیزیکی را با اشغال فضاهای بین ذرات سیمان بهبود می بخشد، و هم به عنوان "پوزولانا" که واکنش شیمیایی برای ایجاد استحکام و دوام بسیار بیشتر دارد.
افزودنی های معدنی مخلوط ها را مقرون به صرفه تر می کند، نفوذپذیری را کاهش می دهد، سایر خواص بتن را تحت تأثیر قرار می دهد و مقاومت را افزایش می دهد.
مواد افزودنی معدنی بر ماهیت بتن سخت شده با وجود فعالیت پوزولانی تأثیر می گذارد. پوزولان ها مواد سیمانی هستند و شامل پوزولان هایی مانند خاکستر بادی و دود سیلیس می باشند. با ظهور مواد شیمیایی جدید و تحقیقات در مورد شیمی مدرن، سیل افزودنی های بتن در بازار وجود دارد. فرد باید با دقت از آن استفاده کند، احتمالاً با مشورت معمار / مهندس. نام تجاری زیر استاندارد ممکن است به دستیابی به نتیجه مطلوب کمکی نکند و منجر به مشکلات جدی شود.