Hλεκτρική ενέργεια και βακτηριακές λοιμώξεις

Χρησιμοποιώντας λίγη ηλεκτρική ενέργεια στο δέρμα, οι ερευνητές μπορούν να σταματήσουν τις βακτηριακές λοιμώξεις χωρίς τη χρήση φαρμάκων. Για πρώτη φορά, σχεδίασαν ένα έμπλαστρο δέρματος που χρησιμοποιεί ηλεκτρικά ρεύματα για τον έλεγχο των μικροβίων. Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Cell Press Device.

Επιστήμονες έχουν ήδη χρησιμοποιήσει ηλεκτρισμό για να χειριστούν κύτταρα θηλαστικών και για τη θεραπεία ασθενειών χωρίς τη χρήση φαρμάκων. Για παράδειγμα, οι βηματοδότες μπορούν να ρυθμίζουν τους καρδιακούς παλμούς, διεγείροντας τους καρδιακούς μύες με ηλεκτρικό ρεύμα.

Η ομάδα θέλησε να δοκιμάσει εάν ο Staphylococcus epidermidis, ένα κοινό βακτήριο στο ανθρώπινο δέρμα, θα ανταποκρινόταν σε ηλεκτρικούς ερεθισμούς. Ο σταφυλόκοκκος είναι γενικά ακίνδυνος και μπορεί ακόμη και να προστατεύσει το δέρμα από παθογόνους παράγοντες. Ωστόσο, όταν εισέρχεται στον ανθρώπινο οργανισμό μέσω μιας πληγής ή κάποιας ιατρικής επέμβασης, μπορεί να προκαλέσει σοβαρές λοιμώξεις. Μάλιστα, πρόσφατα, έχουν εμφανιστεί 3 στελέχη S. epidermidis ανθεκτικά σε όλες τις κατηγορίες αντιβιοτικών.

Η ομάδα διαπίστωσε ότι τα μικρά ηλεκτρικά ρεύματα, μπορούν να προκαλέσουν αποκρίσεις από το S. epidermidis, αλλά μόνο σε όξινο περιβάλλον. Οι ερευνητές ονομάζουν αυτό το χαρακτηριστικό «επιλεκτική διεγερσιμότητα». Το υγιές ανθρώπινο δέρμα είναι ελαφρώς όξινο, αλλά οι χρόνιες πληγές τείνουν να είναι ουδέτερες έως βασικές.

Περαιτέρω ανάλυση αποκάλυψε επίσης ότι, μετά από ηλεκτρική διέγερση, παρουσιάστηκε μείωση στην έκφραση πολλών γονιδίων του βακτηρίου, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που σχετίζονται με την αντοχή στα αντιβιοτικά και το σχηματισμό βιοφίλμ.

Προκειμένου να αντιμετωπιστούν οι δερματικές πληγές με διέγερση του S. epidermidis υπό τις κατάλληλες συνθήκες, η ομάδα σχεδίασε ένα έμπλαστρο, που ονομάζεται Bioelectronic Localized Antimicrobial Stimulation Therapy ή BLAST. Το έμπλαστρο περιέχει ηλεκτρόδια και μια υδρογέλη για να παρέχει ένα όξινο περιβάλλον. Δοκίμασαν τη συσκευή σε δέρμα χοιρινού εμβολιασμένο με S. epidermidis. Μετά τον κύκλο θεραπείας των 18 ωρών, η ομάδα παρατήρησε σημαντική μείωση στην κάλυψη βιοφίλμ και σχεδόν 10 φορές μείωση στα κύτταρα S. epidermidis σε σύγκριση με το δείγμα που δεν υποβλήθηκε σε θεραπεία. Δοκίμασαν επίσης τη συσκευή στην επιφάνεια ενός καθετήρα και είδαν το ίδιο αντιμικροβιακό αποτέλεσμα.

Ο Bozhi Tian του Πανεπιστημίου του Σικάγο, ένας από τους ανώτερους συγγραφείς της εργασίας, σημειώνει ότι με περαιτέρω έρευνα για την εξέταση της ασφάλειας και της αποτελεσματικότητας αυτής της θεραπείας, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να αναπτύξουν ένα φορητό έμπλαστρο με ασύρματο κύκλωμα για τον έλεγχο των λοιμώξεων χωρίς φάρμακα.

Απολαμβάνετε το περιεχόμενο μας? Εγγραφείτε στο newsletter μας!

Η εργασία υποστηρίζεται από το Ίδρυμα Bill & Melinda Gates, το Γραφείο Ερευνών του Στρατού των ΗΠΑ, το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών και τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας.