کریستال های فعال شده با نور، مولکول های DNA مانند را در آب می شکنند و به طور بالقوه مقاومت آنتی بیوتیکی را مهار می کنند.

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

بر اساس مطالعه ای که در مجله Chem Catalysis منتشر شده است، مهندسان رویکرد جدیدی را برای تبدیل آب معمولی به سلاحی در برابر باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک ایجاد کرده اند.

این تحقیق بر روی نوع جدیدی از کریستال ساخته شده از دی اکسید تیتانیوم است. این کریستال ها مولکول های معمولی اکسیژن در آب را به شکلی به نام اکسیژن "تک" تبدیل می کنند. اکسیژن منفرد تقریبا مشابه گاز موجود در هوایی است که تنفس می کنید، که به عنوان اکسیژن "سه گانه" شناخته می شود، اما از نظر شیمیایی بسیار واکنش پذیرتر است. این به آن اجازه می دهد تا قطعات DNA باکتری شناور در آب را جستجو کرده و به آنها حمله کند.

محققان تصور می کنند که رویکرد آنها می تواند روزی به شهرها کمک کند تا منابع آب را درمان کنند و از رسیدن باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک به شیر آشپزخانه شما جلوگیری کند.

Xinjian Shi از دانشگاه هنان در چین می‌گوید: «برخلاف روش‌های ضدعفونی معمولی که ممکن است نیاز به افزودن مداوم اکسیدان‌های شیمیایی داشته باشند، این سیستم از اکسیژن طبیعی موجود در محیط برای ضدعفونی کردن آب استفاده می‌کند.»

این مطالعه به یک مشکل رو به رشد در سراسر جهان می پردازد: در دهه های اخیر، باکتری ها و سایر عوامل بیماری زا با سرعت هشدار دهنده ای نسبت به داروهای رایج مانند آنتی بیوتیک ها مقاومت نشان داده اند.

دانشمندان روش های مختلفی را برای از بین بردن این میکروب ها آزمایش کرده اند، از جمله قرار دادن آب در معرض نور شدید فرابنفش. اما این تکنیک ها یک اشکال اساسی دارند. آن‌ها باکتری‌ها را از بین می‌برند، اما چیزی به همان اندازه خطرناک از خود به جای می‌گذارند: DNA آنها.

Boxia Liu از دانشگاه نورث مینزو در چین می‌گوید: «تداوم این ماده ژنتیکی یک نگرانی زیست‌محیطی است، زیرا DNA خارج سلولی می‌تواند توسط میکروارگانیسم‌های دیگر جذب شود و به طور بالقوه منجر به گسترش مقاومت آنتی‌بیوتیکی شود».

برای مقابله با این چالش ها، محققان تصمیم گرفتند نه تنها باکتری ها، بلکه ژن های آنها را نیز با طراحی کریستال های دی اکسید تیتانیوم مورد هدف قرار دهند. کریستال‌ها شامل نقص‌های کوچک یا «جای‌های خالی اکسیژن» هستند که کمی شبیه فرورفتگی‌های یک توپ گلف هستند. هنگامی که محققان نور را به کریستال ها تابیدند، مشاهده کردند که مولکول های معمولی اکسیژن با آن مکان های نقص تعامل دارند.

سپس کریستال‌ها مجموعه‌ای از واکنش‌های شیمیایی را کاتالیز کردند که به سرعت اکسیژن سه‌گانه را به اکسیژن منفرد تبدیل کرد، که در طبیعت وجود دارد اما بسیار نادرتر از اکسیژن سه‌گانه است.

ژی سانگ از دانشگاه نورث مینزو می‌گوید: «نقص کاتالیزور را نباید صرفا به عنوان نقص در ساختار مواد در نظر گرفت. هنگامی که نقص ها به درستی مهندسی شوند، می توانند به طور فعال نحوه تعامل مولکول ها با سطوح کاتالیزور را تنظیم کنند و مسیرهایی را که از طریق آن واکنش های شیمیایی انجام می شود را تعیین کنند.

اکسیژن منفرد تمایل زیادی به گرفتن الکترون از محیط اطراف خود دارد. در نتیجه، مولکول‌های اکسیژن منفرد به مولکول‌های دیگری که غنی از الکترون هستند، از جمله جفت‌های باز در DNA، جذب می‌شوند. هنگامی که اکسیژن منفرد با DNA مواجه می شود، الکترون ها را از آن جفت باز جدا می کند، واکنشی که به عنوان اکسیداسیون شناخته می شود. در این فرآیند، جفت‌های باز به دو قسمت تقسیم می‌شوند و اطلاعات ژنتیکی موجود در DNA را از بین می‌برند.

محققان این مفهوم را در یک سری آزمایش آزمایش کردند. آنها مولکول های مرتبط با DNA را در کنار کاتالیزورهای دی اکسید تیتانیوم خود به آب اضافه کردند. کاتالیزورها به طور کامل مولکول های مرتبط با DNA را تجزیه کردند.

این تیم امیدوار است که این روش بتواند به مبارزه با گسترش ژن‌های مقاومت آنتی‌بیوتیکی در مقیاس بزرگ کمک کند، اما هنوز کارهای زیادی باید انجام شود تا این کریستال‌ها در تاسیسات تصفیه آب ظاهر شوند. برای مثال، دانشمندان باید ایمنی این فناوری را برای محیط زیست و برای مردم ارزیابی کنند. اما از آنجایی که این سیستم اکسیژن را به شیوه ای کنترل شده فعال می کند، ممکن است نسبت به سایر فناوری هایی که نیاز به افزودن مداوم اکسیدان های شیمیایی به آب دارند، ایمن تر باشد.

فعال‌سازی مستقیم اکسیژن غیر رادیکال روی سطوح اکسید مهندسی شده وجهی برای اکسیداسیون فوتوکاتالیستی انتخابی، کاتالیز شیمیایی (2026). DOI: 10.1016/j.checat.2026.101873. www.cell.com/chem-catalysis/fu … 2667-1093(26)00225-3

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →