Küçük kesikler ve sıyrıklar insan vücudunun kendi kendine kolayca onarabildiği basit hasarlar olarak bilinir. Ancak iş diyabetik ülserlere veya derin yanıklara geldiğinde tıp dünyası büyük bir dirençle karşı karşıya kalıyor. Kapanmak bilmeyen kronik yaralar, “biyofilm” adı verilen inatçı bakteri tabakalarının üreme alanına dönüşüyor.

İstatistiksel verilere göre bu tür yaraların yüzde 78’inden fazlasında antibiyotiklere meydan okuyan tehlikeli bakteri katmanları var. İngiltere’deki Reading Üniversitesi’nden malzeme bilimci Vitaliy Khutoryanskiy, şeker hastalarındaki yaraların iyileşmesinin son derece zor olduğunu vurguluyor. Pek çok hasta hayatı boyunca bu açık yaraların yarattığı konforsuzlukla mücadele etmek zorunda kalıyor. Üstelik bu inatçı tabakalar süreci uzuv kayıplarına ve amputasyonlara kadar götürebiliyor.

İşte bu çaresizliğe çözüm arayan bilim insanları, ışıkla aktif hale gelen özel tasarım nanomateryaller kullanarak bakterileri yok etmenin tamamen yeni bir yolunu buldu.

Yumurta akından gelen koruma kalkanı

Farklı enstitülerin yürüttüğü laboratuvar çalışmalarında, nano boyuttaki maddelerin üzerine düşen ışığı bölgesel bir ısıya dönüştürdüğü görüldü. Bu maddeler dokudaki oksijenle reaksiyona girerek bakterileri öldüren moleküller üretiyor. Böylece etraftaki sağlıklı dokulara neredeyse hiç zarar verilmeden sadece zararlı mikroplar hedef alınıyor.

Teksas Üniversitesi’nden malzeme bilimci Zhenpeng Qin, cildimizin doğal olarak az miktarda radyasyonu emebildiğini, ancak bu nanomateryaller sayesinde dokuyu daha yüksek sıcaklıklara ulaştırabildiklerini ifade etti. Ortaya çıkan bu kontrollü ısı bakterileri zayıflatırken doku onarımına da doğrudan destek sağlıyor.

Bu alandaki en çarpıcı hamle ise İsviçre’deki ETH Zürih Enstitüsü’nden malzeme bilimci Raffaele Mezzenga ve ekibinden geldi. Araştırmacılar, yumurta akından elde edilen ve doğal bir antimikrobiyal protein olan “lizozim” maddesini ışığı emen özel bir boyayla karıştırarak bir jel haline getirdi. Yakın kızılötesi ışık bu jele vurduğunda boya ısınıyor, jeli eritiyor ve aktif lizozim maddesini serbest bırakıyor. Işık kapatılıp malzeme soğuduğunda ise lizozim yeniden pasif, yani zararsız formuna geri dönüyor.

Bu jel fare ve domuzlardaki yaralara uygulandığında, ortamdaki bakterilerin yüzde 95’inden fazlasını tamamen temizledi. Lizozim normalde sağlıklı hücreler için de zararlı olabildiği için, sadece ışık verildiği anlarda aktifleşmesi cildin korunmasını sağladı. Ekip, iyileşmeyi daha da hızlandırmak için jele magnezyum iyonları da ekledi; bu iyonlar bağışıklık hücrelerini tetikleyerek yaranın iltihap aşamasından iyileşme aşamasına geçmesini sağlıyor.

Tıbbi implantlar artık daha güvenli

Bakteriyel biyofilmler, özellikle vücuda yerleştirilen tıbbi implantların yüzeyinde çok daha inatçı bir hal alıyor. Bu durum tekrarlayan enfeksiyonlara, yeni ameliyatlara ve hatta protezin sökülmesine yol açabiliyor. Araştırma ekibi bu sorunu çözmek için jeli farelerdeki enfeksiyonlu yapay eklemler üzerinde denedi. Enfekte olmuş implantın etrafına jeli enjekte eden uzmanlar, derinin üzerinden yakın kızılötesi ışık tuttu. Sonuçlar neticesinde kemik dokusuna hiçbir zarar verilmeden implant etrafındaki bakterilerin yaklaşık yüzde 99’u yok edildi.

Benzer bir başarı haberi de Çin’deki Gannan Tıp Üniversitesi ve Şangay Üniversitesi’nden geldi. Çinli bilim insanları, altın nanopartiküller ve grafen oksit “kuantum noktacıkları” kullanarak bir nanomateryal üretti. Mavi ışık uygulandığında altın parçacıkları ışığı emip ısıya dönüştürürken, grafen oksit de bakterilerin zar yapısını parçalayan kararsız oksijen moleküllerinin üretimini tetikliyor. Bu materyalle mavi ışık altında 10 dakika boyunca işlem gören bakteri çözeltisindeki mikropların yüzde 97’sinin öldüğü laboratuvarda kanıtlandı.

Fareler üzerinde yapılan testlerde ise dokuz günün sonunda tedavi edilen yaraların yüzde 99 oranında kapandığı görüldü; tedavi uygulanmayan farelerde bu oran sadece yüzde 70 civarında kaldı. Almanya’daki Saarland Üniversitesi’nden biyolog Lars Kaestner, klinik kullanımdan önce kapsamlı güvenlik testlerinin yapılması ve bu materyallerin üretim maliyetlerinin düşürülmesi gerektiğinin altını çiziyor. Yine de bu teknoloji, hastanelerde ve diyabet merkezlerinde antibiyotik direncinin tavan yaptığı günümüzde kronik hastalar için çok büyük bir umut ışığı yakıyor.