IBM ve Biyomühendislik ve Nanoteknoloji Enstitüsü’ndeki araştırmacılar hastalıklı biyofilmleri ve temasla bulaşan, ilaca dirençli bakterileri yok eden bir antimikrobiyal (mikrop öldürücü) hidrojel geliştirildiğini duyurdu.Bakterilerle ayrışabilmesi, canlıya uyumlu olması ve toksik olmasıyla bir ilk niteliğindeki sentetik hidrojel, vücut ısısına getirildiğinde kendiliğinden biçim kazanıyor. Bu özellikleriyle hidrojel, hastane çalışanları, ziyaretçiler ve hastaların devamlı karşılaştıkları ciddi sağlık sorunlarıyla savaşmaları için ideal bir araç oluyor.
Geleneksel olarak değişik yüzeyleri dezenfekte etmek için kullanılanantimikrobiyaller alkol ve çamaşır suyu gibi evde kullanılan gereçlerde bulunuyor. Öte yandan evlerdeki tezgahları bir kenara bırakıp, ilaçlara dirençli cilt enfeksiyonları ve bulaşıcı hastalıklara geçtiğimizde bu geleneksel antibiyotikler biyolojik ve içerik olarak uygun olmadığı gibi yetersiz de kalıyor.
IBM Araştırma birimi ve Biyomühendislik ve Nanoteknoloji Enstitüsü, yüzde 90’ından fazlası su olan sentetik bir antimikrobiyal hidrojel geliştirdiler. Ticari amaçla kullanıldığında bu jel, yaraları iyileştirme, implantasyon ve kateter kaplamaları, deri enfeksiyonları ya da ağız rahatsızlıkları için krem ya da enjeksiyon tedavisinde kullanılmak için idealdir.
Mikrobiyal biyofilmler yani tüm enfeksiyonların yüzde 80’inde görülen ve yapışarak toplanan hastalıklı hücreler, hemen hemen her doku ve yüzey üzerinde yayılabiliyor ve özellikle de tıbbi ekipman ve cihazlardan insan vücudunun çeşitli bölgelerine geçebiliyor. ABD’de, en fazla görülen ölümler arasında hastane enfeksiyonları kaynaklı ölümler ilk beşte yer alıyor ve her yıl sağlık alanında bununla mücadele etmek için 11 milyar dolara varan harcamalar yapılıyor. Gelişmiş sterilizasyon ve aseptik tekniklerine rağmen tıbbi araçların sebep olduğu enfeksiyonların önü alınamıyor. Bunun nedenlerinden bir tanesi ilaçlara dirençli bakterilerin ortaya çıkması. Bugüne kadar kullanılan tekniklerden faydalanarak ilaçlara dirençli bakterilerle ve hastalıklarla mücadele etmenin zorlaştığı bir dönemde ortaya çıkan bu yeni teknoloji kritik önem taşıyor. ABD Hastalık Kontrol ve Korunma Merkezleri’nden alınan bilgiye göre (Centers for Disease Control and Prevention, CDC)ABD’de antibiyotik ilaçlara direncin sağlık sektöründeki yıllık maliyetinin 20 milyar dolar olduğu öngörülüyor ve yine yıllık ek 8 milyon gün hastanede kalma süresi yaratıyor.
Çok dikkatli çalışarak polimerleri uygun hale getiren araştırmacılar, suda çözünürlük, pozitif yüklü ve biyo-çözünürlük özelliklerine sahip çok sayıda atomdan oluşan makromoleküller tasarladılar. Suyla karıştırıldığında ve vücut sıcaklığına göre ısıtıldığında polimerler, kendi kendilerine harekete geçip, sentetik jel içerisinde şişerek kolayca yönlendirilebiliyor. Oldukça cazip bu yetenekleri, öz-ilişki etkileşimlerinden doğuyor ve “moleküler fermuar” etkisi yaratıyor. Bir fermuar dişlerinin birbiriyle birleşmesine benzer biçimde, yeni polimerlerin kısa parçaları de birbirine geçerek su bazlı çözümü kalınlaştırıyor ve yeniden şekillenebilen, uyumlu hidrojellere dönüştürüyor. Serbest çözünme özelliği barındırmayan fakat suda çözünür olan polimerlerin pek çok özelliklerini taşıdığı için bu tür maddeler fizyolojik şartlarda yerlerini muhafaza ederek antimikrobiyal faaliyetlerini gerçekleştirmeyi sürdürüyorlar.
“Bu; ilaca dirençli biyofilmlerle mücadelede tamamen farklı bir yaklaşımdır” diyerek konunun önemini belirten IBM Türk Teknoloji Lideri Kıvanç Usluekliyor: “Mevcut antibiyotik ve hidrojellerin sahip olduğu yeteneklerle karşılaştırıldığında, bu yeni teknoloji büyük bir potansiyele sahiptir. İlaca dirençli bakterilerle ve enfeksiyonlarla başa çıkmak için geleneksel kimya ve biyoloji tekniklerinin yetersiz kaldığı bu dönemde bu yeni teknolojiyi geliştirmekten dolayı mutluluk duyuyoruz.”
Mikroplu yüzeylere uygulandığında hidrojelin pozitif yükü, bir kara delik içerisindeki yer çekimi gibi tüm negatif yüklü mikrobiyal membranları kendine çekiyor. Fakat bakterilerin tekrardan oluşmasına engel olmak için birçok antibiyotik ve hidrojel, bakterilerin iç yapılarını hedef seçerken yeni hidrojel ise bakterileri, membranları yok ederek öldürüyor ve bir daha ortaya çıkmalarını engelliyor.
İnsan sağlığını iyileştirmek için IBM laboratuvarlarında 4 yıl önce başlatılan IBM nanotıp polimer programının temeli, on yıllardır süregelen geleneksel yarı iletken teknolojileri için kullanılan maddelere dayanıyor. Bu ilerleme, IBM ve Biyomühendislik ve Nanoteknoloji Enstitüsü arasındaki işbirliği programının kapsamını genişletecek; böylece bilim adamlarına aynı zamanda tıp ve ilaç konusunda keşif yapma yeteneklerini ilerletecek.
