پیشگیری و درمان عفونت‌های باکتریایی در ترمیم زخم اهمیت حیاتی دارد و نانومواد نقشی کلیدی در کنترل دارند. ویژگی‌های خاص نانومواد، آن‌ها را در التیام زخم‌های باکتریایی مؤثر کرده و کاربرد وسیعی در پزشکی نوین دارند. هر ساله صدها میلیون نفر به زخم‌های پوستی یا داخلی مبتلا می‌شوند که شامل جراحی، سوختگی و دیابت است. پانسمان‌های نانومواد ضدباکتریایی ایمنی زیستی بهتری دارند و نسبت به نانومواد خالص، بهبود زخم را سریع‌تر انجام می‌دهند.
پانسمان‌های سنتی مانند گاز و هیدروژل‌ها در ترمیم زخم مؤثرند اما پانسمان‌های زیست‌فعال روند ترمیم را تسریع می‌کنند. با افزایش عفونت‌های زخم و مقاومت دارویی، نیاز به فناوری‌های نوین برای بهبود درمان و تسریع التیام زخم‌ها ضروری است.
نانوذرات فلزی مانند نقره، طلا، مس و اکسید روی دارای ویژگی‌های ضدباکتریایی ذاتی هستند. این نانوذرات با داشتن نسبت سطح به حجم بالا، تماس بیشتری با باکتری‌ها برقرار کرده و علاوه بر افزایش کارایی ضدباکتریایی، مقاومت دارویی باکتری‌ها را کاهش می‌دهند. اصلاح سطح و تغییر شکل نانومواد قابلیت آن‌ها را برای انتقال داروها یا مولکول‌های زیست‌فعال به محل زخم افزایش می‌دهد و باعث بهبود روند درمان می‌شود.
نانومواد فلزی و اکسید فلزی به‌عنوان عوامل ضدباکتریایی ذاتی
نانوذرات فلزی مانند نقره (AgNPs)، طلا (AuNPs)، مس (CuNPs) و اکسید روی (ZnO NPs) به‌طور گسترده به‌عنوان عوامل ضدباکتریایی ذاتی استفاده می‌شوند.
این نانوذرات فعالیت باکتری‌کشی بالایی علیه باکتری‌های مقاوم (MDR)نشان داده‌اند.
مکانیسم‌های مختلفی برای عملکرد ضدباکتریایی این نانومواد پیشنهاد شده است:
نفوذ به غشای سلولی باکتری از طریق لبه‌های تیز خود و افزایش نفوذپذیری غشا.
تداخل با پروتئین‌های غشای باکتری، که منجر به نشت مواد داخل سلولی و تخریب باکتری می‌شود.
آزادسازی یون‌های فلزی که به ساختار پروتئین‌ها، DNA و لیپیدها آسیب رسانده و از طریق ایجاد استرس اکسیداتیو باعث مرگ باکتری‌ها می‌شود.
نانوذرات نقره (AgNPs) در درمان زخم
نانوذرات نقره به دلیل خواص ضدمیکروبی قوی، به‌طور گسترده در درمان زخم‌های عفونی استفاده می‌شوند. این نانوذرات با از بین بردن باکتری‌ها، جلوگیری از تشکیل بیوفیلم، کاهش التهاب و تسریع بازسازی بافت، روند بهبود زخم را تسریع می‌کنند. اثر ضدمیکروبی AgNPs به آزادسازی یون‌های نقره بستگی دارد که با تخریب دیواره سلولی، DNA و تولید گونه‌های فعال اکسیژن (ROS)، باکتری‌ها را از بین می‌برند. تحقیقات نشان داده‌اند که هرچه اندازه این نانوذرات کوچک‌تر باشد، اثر ضدمیکروبی آن‌ها قوی‌تر خواهد بود. امروزه، پانسمان‌های حاوی نانوذرات نقره مانند Acticoat در درمان زخم‌های سوختگی و مزمن به کار می‌روند. بااین‌حال، سمیت نقره به دلیل آزادسازی کنترل‌نشده یون‌های آن، چالشی مهم محسوب می‌شود. برای کاهش این اثرات جانبی، ترکیب نانوذرات نقره با آنتی‌بیوتیک‌ها یا ترکیب آن‌ها با پلیمرهای زیست‌سازگار مانند هیدروژل، چیتوسان و کلاژن پیشنهاد شده است. مطالعات اخیر نشان داده‌اند که چنین ترکیباتی علاوه بر افزایش اثربخشی ضدمیکروبی، سمیت نقره را کاهش داده و ایمنی زیستی را بهبود می‌بخشند.
نانوذرات طلا (AuNPs) در درمان زخم
نانوذرات طلا به دلیل سازگاری زیستی بالا، پایداری شیمیایی و قابلیت اصلاح سطح، در درمان عفونت‌ها و بهبود زخم کاربرد گسترده‌ای دارند. برخلاف نانوذرات نقره، این نانوذرات مستقیماً دیواره سلولی باکتری‌ها را تخریب کرده و باعث نشت محتوای درون‌سلولی، مهار تولید ATP و اختلال در رونویسی DNA می‌شوند. تحقیقات نشان داده‌اند که AuNPs طیف وسیعی از باکتری‌های گرم‌مثبت و گرم‌منفی، ازجمله E. coli، P. aeruginosa و S. aureus را از بین می‌برند. علاوه بر این، توانایی جذب نور نزدیک به مادون قرمز و تبدیل آن به گرما، ویژگی ضدمیکروبی این نانوذرات را با اثر فوتوترمال تقویت می‌کند.
بااین‌حال، استفاده از AuNPs به‌تنهایی در زخم، به دلیل پخش سریع و عوارض جانبی، محدودیت‌هایی دارد. برای رفع این چالش، پژوهشگران این نانوذرات را در هیدروژل‌های زیست‌سازگار ترموحساس ترکیب کرده‌اند تا آزادسازی تدریجی آن‌ها را کنترل و سمیت را کاهش دهند. این ترکیبات به اثر ضدمیکروبی مؤثرتر، بازسازی سریع‌تر پوست و تولید منظم کلاژن نیز کمک کرده‌اند. این یافته‌ها نشان می‌دهند که ترکیب AuNPs با بسترهای هوشمند می‌تواند رویکردی نوین و کارآمد در درمان زخم‌های عفونی باشد.
نانوذرات اکسید روی (ZnO NPs) در درمان زخم
نانوذرات اکسید روی به دلیل خاصیت ضدمیکروبی قوی و توانایی آزادسازی یون‌های Zn²⁺، در بهبود زخم کاربرد گسترده‌ای دارند. تأثیر ضدباکتریایی این نانوذرات به اندازه و غلظت آن‌ها بستگی دارد. نانوذرات ۸ نانومتری با غلظت پایین، ۹۵٪ از باکتری S. aureus را از بین بردند، درحالی‌که نانوذرات بزرگ‌تر (۵۰-۷۰ نانومتر) تنها ۴۰-۵۰٪ اثرگذاری داشتند.
اگرچه FDA ایمنی ZnO را تأیید کرده است، اما دوزهای بالای آن می‌توانند به سلول‌های سالم آسیب برسانند. برای کاهش سمیت، این نانوذرات در هیدروژل‌های زیست‌سازگار مانند آلژینات-گام‌آکاسیا یا نانوالیاف پلیمری ترکیب شده‌اند، که منجر به آزادسازی کنترل‌شده، افزایش ایمنی زیستی و بهبود اثربخشی درمان شده است.
نانوذرات دوفلزی در بهبود زخم
ترکیب دو فلز در یک نانوذره، ویژگی‌های ضدمیکروبی را بهبود بخشیده و موجب افزایش کارایی درمانی می‌شود. پژوهش‌ها نشان داده‌اند که نانوذرات دوفلزی، مانند Au-Ag و Au@ZnO، اثرات بهتری در مقابله با عفونت‌های مقاوم دارند.
نانوذرات Au-Ag در هیدروژل کیتوسان، فعالیت ضدباکتریایی قوی‌تری در برابر S. aureus و E. coli نسبت به نمونه‌های تک‌فلزی نشان دادند. همچنین، نانوکامپوزیت‌های Au@ZnO با داشتن ساختار هسته-پوسته، علاوه بر اثرات ضدمیکروبی، بدون ایجاد سمیت سلولی، ترمیم زخم را تسریع کردند. این یافته‌ها نشان می‌دهند که نانوذرات دوفلزی، رویکردی نویدبخش برای درمان زخم‌های عفونی مقاوم هستند.
این مقاله پیشرفت‌های پانسمان‌های نانویی در درمان عفونت‌های باکتریایی و ترمیم زخم را بررسی می‌کند. نانوذرات فلزی مانند نقره، طلا، و روی با خواص ضدباکتریایی خود می‌توانند باکتری‌ها را از بین ببرند و مقاومت دارویی را کاهش دهند. ترکیب این نانوذرات با هیدروژل‌ها، تجمع آن‌ها را کاهش داده و رهایش تدریجی دارو را امکان‌پذیر می‌کند. همچنین، نانوذرات به عنوان حامل داروها برای انتقال پایدار مواد ضدباکتریایی نیز استفاده می‌شوند. نانوذرات هوشمند که می‌توانند در پاسخ به محیط‌های میکروبی یا نور، داروها را به‌طور کنترل‌شده آزاد کنند، قابلیت‌های زیادی در درمان عفونت‌ها دارند. با این حال، چالش‌هایی همچون بهبود ایمنی بلندمدت، کاهش هزینه تولید، و درمان عفونت‌های مقاوم به دارو وجود دارد که باید حل شوند تا این فناوری‌ها به کاربرد بالینی برسند.
:References
