טיפות עיניים קוונטיות

בצל האיום של חיידקים שפיתחו עמידות נגד סוגי אנטיביוטיקה שונים, ואוזלת היד של הרפואה נגדם, מדענים משקיעים מאמצים רבים למציאת פתרונות לבעיה. בשנים האחרונות, ננו-חומרים אנטי בקטריאליים זכו לתשומת לב רבה בזכות יכולתם לקטול חיידקים במנגנון השונה מזה של תרופות אנטיביוטיות מסורתיות, וכך לעקוף את ההגנות שפותחו נגדן. כעת, צוות חוקרים מטייוואן מציג טיפול יעיל נגד דלקת חיידקית בקרנית העין שנעשה באמצעות ננו-חומרים חדשים.

הקרנית היא שכבה שקופה בקדמת העין שדרכה חודר האור, לכן שקיפותה ושלמותה חשובות ביותר לראייה. כשהקרנית נפגעת, יכולים להתפתח בה זיהומים חיידקיים ודלקות שמלוות בכאבי עיניים עזים וירידה באיכות הראייה, עד להרס הקרנית כולה ואובדן ראייה בתוך ימים ספורים. הטיפול הראשוני במחלה כולל מתן תערובת של תרופות אנטיביוטיות שונות, אך מכיוון שחיידקיים מסוימים עמידים בפניהן נאלצים רופאים לטפל בדלקת עצמה באמצעות סטרואידים שעלולים לגרום כיבים וצלקות בקרנית.

לעומת אנטיביוטיקה, ננו-חומרים מכסף או מתחמוצות של מתכות אחרות יעילים ביותר נגד חיידקים בשל טווח המטרות הרחב שלהם. העובדה שלחומרים האלה אין מטרה מסוימת בתא, ולכן הם הורסים דברים רבים ביחד, מקשה על פיתוח עמידות נגדם.

החלקיקים הזעירים משחררים אטומי מתכת טעונים בסביבת החיידק או בתוכו, ואלו הורסים את מרכיביו ולבסוף ממיתים אותו. מתכות חופשיות, שאינן קשורות לחומרים אחרים בתא, יכולות לזרוע הרס רב בתאים. לכן במחקרים קודמים הוצגו ננו-חלקיקים עשויים סיליקון או פחמן שמסוגלים לקטול חיידקים וגם לצמצם את תופעות הלוואי עבור בני אדם.

נקודות קטלניות

במחקר חדש שפורסם בכתב העת ACS Nano השתמשו החוקרים בחלקיקים זעירים של פחמן המכונים נקודות קוונטיות, שקוטרן ננומטרים בודדים. גודלן הזעיר של הנקודות מקנה להן תכונות פיזיקליות הקרובות יותר לעולם הפיזיקה הקוונטית מאשר לפיזיקה מחיי היומיום ומכאן שמן. החוקרים ציפו את הנקודות הקוונטיות בספרמידין (Spermidine), השייך למשפחת הפוליאמינים שהם חומרים שיש להם שרשראות של אטומי פחמן הקשורים לאטומי חנקן בעל מטען חיובי. חומרים אלו מיוצרים באופן טבעי בגופם של כל היצורים החיים, בהם חיידקים, והם הכרחיים לתפקוד תקין של תאים ולהתרבותם.

כשהחוקרים הוסתו את הנקודות לתרביות החיידקים הן גרמו לעיוות משמעותי של הממברנה שלהם ומנעו מהם לגדול. הנקודות הקוונטיות גם הצליחו להרוג זני חיידקים שפיתחו עמידות נגד כמה סוגי אנטיביוטיקה שונים.

לדברי החוקרים, אופיין הקטלני של הנקודות הקוונטיות נובע משטח הפנים הגדול שלהן, שבהן מרוכז מטען חיובי צפוף בשכבת הספרמידין. בטבע, ספרמידין נספח למעטפת תאי החיידקים ותורם ליציבותן, אך ריכוז גבוה מאוד יכול לפגוע בשלמות המעטפת ולקרוע אותה. לעומת זאת, תאים אנושיים שמשתמשים בכולסטרול ליציבות המעטפת שלהם במקום ספרמידין אינם מראים רגישות לנקודות. בניסויים על ארנבים שפיתחו דלקת בקרנית הנקודות הקוונטיות הצליחו להצטבר בכמות גדולה ברקמת הקרנית, וכך סייעו בהפחתת הסימפטומים של המחלה.

עתידן הקליני של הנקודות הקוונטיות תלוי, יותר מבפעילותן האנטי-בקטריאלית, בבררנות שלהן כנגד רקמות אנושיות. מחקרים שונים הראו כי נקודות אלו יכולות לחדור בקלות לגוף ולהצטבר בו ברקמות כגון המוח, הכבד והריאות לתקופות זמן ממושכות תוך גרימת נזקים. לאחר וידוא הפעילות הספציפית והסלקטיבית של הנקודות הקוונטיות כנגד חיידקים בלבד, למשל במקרה של הטיפול בקרנית, יכולה להציב אותן בעתיד בחזית הקרב נגד מחלות עיניים חיידקיות וזיהומים חיידקיים נוספים.