اخبارمقالات

نقش ساخت افزایشی و بسپارهای ضدمیکروبی در بحران دنیاگیر COVID19

گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیم پایتخت استان هوبی در چین، ووهان، در دسامبر ۲۰۱۹ به مرکز شیوع ذات‌الریه با علت نامعلوم تبدیل شد. این شیوع ذات‌الریه، ظهور ویروس جدید کرونا (‏SARS-CoV-2 که بعدا به نام بیماری ویروس کرونا ۲۰۱۹ یا COVID19 نام گذاری شد) ‏بود و تنها در چند ماه همه ی قاره ها را درگیر کرد. گزارش وضعیت شماره ی ۵۸ سازمان بهداشت جهانی (WHO) حاکی از آن است که تا ۱۸ مارس، ۱۹۱،۱۲۷ مورد تایید شده و ۷،۸۰۷ مورد مرگ در سراسر جهان وجود داشته ‌است. به دلیل تاثیر قابل‌توجه این ویروس، ظهور این ویروس جدید به عنوان یک بیماری دنیاگیر (pandemic، ویژگی بیماری‌ای که در چند کشور همه‌گیر ‌شده است و احتمال می‌رود تمام دنیا را آلوده‌ کند) اعلام شده ‌است. شعبه اجرایی دولت آمریکا اخیرا از قانون تولید دفاعی (Defense Production Act) برای افزایش تولید داخلی تجهیزات پزشکی لازم برای مبارزه با بیماری دنیاگیر فعلی استفاده کرده ‌است. تولید داخلی فراورده‌های دارویی برای مبارزه با این بیماری دنیاگیر ضروری است. هدف از این فراخوان به احتمال زیاد استفاده برای هدایت کسب وکارهای خصوصی برای افزایش تولید تجهیزات محافظ شخصی (PPE) و سایر تجهیزات و وسایل مهم پزشکی در آمریکا خواهد بود. اداره غذا و دارو (‏FDA) ‏گزارش داد که شیوع COVID19 احتمالا بر زنجیره تامین محصولات پزشکی از جمله اختلالات احتمالی در عرضه یا کمبود محصولات پزشکی مهم در آمریکا تاثیر خواهد گذاشت.
ساخت افزایشی (‏یعنی تولید به وسیله ی طراحی دیجیتال و بدون نیاز به قالب سازی مانند روش چاپ ۳ بعدی) ‏موقعیت منحصر به فردی برای پشتیبانی از کمبود ابزارهای پزشکی حیاتی دارد. پیشرفت در روش های ساخت افزایشی و تولید بسپارهای ضدمیکروبی، امکان چاپ و سفارشی سازی طیف گسترده‌ای از ابزارهای پزشکی را فراهم می‌کند. محدودیت مهم برای استفاده از بسپارها برای تولید ابزارهای پزشکی حساس، آلودگی مواد توسط باکتری‌ها و ویروس‌ها است. تحقیقات قبلی شواهد قوی از استفاده از شکل‌های مختلف مس به عنوان عامل زیست کش (biocidal) و استفاده از نانوچندسازه های (نانوکامپوزیت) مس برای افزایش خواص ضدمیکروبی بسپار مورد استفاده در ساخت ابزارهای پزشکی را نشان داده‌ است.
چندین مجمع بین المللی، مانند انجمن هایSource COVID19 Medical Supplies Group Open (بین المللی) و Hack the Pandemic (Copper3D Inc) پیشرفت قابل توجهی را با استفاده از ساخت افزایشی برای توسعه ابزارهای مهم پزشکی ایجاد کرده اند. هدف از نگارش مقاله ی حاضر، ارایه چشم اندازی از نقش ساخت افزایشی در دنیاگیری COVID19 با تاکید بر سازوکار عمل و کاربردهای بسپارهای ضدمیکروبی برای توسعه ابزارهای پزشکی مهم است.

۲. سازوکارهای نظری رفتار ضدمیکروبی تقویت شده بسپارها در ساخت افزایشی
به نظر می‌رسد که تولید یک بسپار ضدمیکروبی موثر برای ساخت افزایشی به دلیل استفاده گسترده از بسپارها در نمونه‌سازی وسایل پزشکی مهم، به طور قابل ملاحظه ای حیاتی باشد. افزودن نانوذرات مس به بسپارها و خواص ضدمیکروبی حاصل، کاربردهای امیدوارکننده‌ای برای ساخت ابزارهای پزشکی مرتبط با رشد باکتری‌ها دارد. در تحقیقات قبلی از نانوچندسازه های مس برای افزایش خواص ضدمیکروبی بسپارهای مورد استفاده در قالب‌گیری تزریقی و ساخت افزایشی برای ساخت ابزار پزشکی استفاده شده‌است. اخیرا بیشترین بسپار مورد استفاده در ساخت افزایشی، پلی لاکتیک اسید است. پلی لاکتیک اسید به عنوان محصول بسپاری عمده که از منابع تجدیدپذیر سالانه مانند ذرت به دست می‌آید، توصیف شده ‌است. بنابراین، استفاده از یک منبع تجدیدپذیر برای ساخت بسپارهای ضدمیکروبی برای ساخت مواد افزودنی می‌تواند به طور قابل‌توجهی به اختلالات زنجیره تامین محصولات پزشکی فعلی شامل ساخت وسایل پزشکی حیاتی در محیط‌های بالینی دشوار کمک کند.
یک مقاله ی جدید در مجله ی The New England Journal of Medicineتوسط Holbrook و همکاران عنوان کرده است که در کاهش زیستایی ویروس COVID19، مس موثرتر از فولاد ضدزنگ می باشد و در ادامه احتمال واپاشی (decay) و کاهش نیمه عمر را پیش‌بینی کرده است. به طور خاص، با استفاده از مدل وایازش (regression ، تعیین رابطه ی بین میانگین یک متغیر تصادفی و یک یا چند متغیر مستقل به‌صورت معادله ی ریاضی) Bayesian، نویسندگان گزارش دادند که پس از قرار گرفتن در معرض یک سطح مسی، میانه کاهش نیمه عمر ویروس COVID19 در ۷۷۴/۰ ساعت رخ داد ‏و هیچ ویروس COVID19 زنده ای بعد از ۴ ساعت اندازه گیری نشد. اما فولاد ضدزنگ منجر به نتایج نامطلوب تری شد که نشان‌دهنده متوسط کاهش نیمه عمر در ۶۳/۵ ساعت ‏با ویروس زنده شناسایی‌شده تا ۷۲ ساعت است. به همین ترتیب، بسپار پلی پروپیلن، کاهش نیمه عمر متوسط کمی را در ۸۱/۶ ساعت با ویروس زنده نشان داد که تا ۷۲ ساعت نیز شناسایی شد.‏ بنابراین، بسپارهای استاندارد مشکل بالقوه ارتقای بقای ویروس COVID19 را تا ۳ روز دارند، در حالی که سطوح مسی بقای ویروس را تنها به ۴ ساعت کاهش می‌دهند. این نتیجه پیشنهاد می دهد افزودن نانوذرات مس به بسپارها و خواص ضدمیکروبی حاصل، کاربردهای امیدوارکننده‌ای برای ساخت ابزارهای پزشکی مرتبط با رشد باکتری‌ها دارد.
اثرات قوی زیست کشی مس یافت شده توسط van Doremalen توسط تحقیقات قبلی حمایت می‌شود که خواص غیرفعال‌سازی ویروسی ذرات اکسید مس قرار گرفته درون منسوجات را بررسی کرده‌اند. Borkow و همکارانش دریافتند که اضافه کردن اکسید مس به ماسک‌های صورت حفاظتی تنفسی منجر به خواص قوی ضد آنفولانزا در برابر آنفولانزای A انسانی (‏H1N1)‏ و آنفولانزای مرغی (‏H9N2) ‏بدون تغییر خواص سدگری فیزیکی آن‌ها شد. علاوه بر این، Borkow ‏ ظرفیت صافی های (فیلترهای) حاوی اکسید مس برای خنثی‌سازی ویروس‌ها درون تعلیقه (suspension) را بررسی کرد و دریافت که این صافی ها منجر به کاهش قابل‌توجه مقدار ماده ی موثر ویروسی عفونی، از log10 ۱/۱ تا log10 6/4 برای ویروس آنفولانزای A، سرخک، سینتیال تنفسی، HIV-1، ویروس آدنو نوع یک و ویروس سیتومگال می‌شوند.

برگردان: امیرحسین یزدان بخش
دانشجوی دکتری مهندسی پلیمر دانشگاه تهران و استاد مدعو دانشکده ی فنی دانشگاه تهران

 

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره ۲۱۵ ماهنامه بسپار که در نیمه شهریور منتشر شده است بخوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق فیدیبو قابل دسترسی است.

نمایش بیشتر

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا