آجر ارگانیک

در سال 2008، بنا به گزارش‌ها، 2.8 میلیارد تن سیمان تولید شده است که این میزانْ مسئول ورود میزان متنابهی CO2 به جو زمین است. مجموعه‌ای از فرایندهایِ انرژی‌بر (energy intensive)، از استخراج مواد خام، حمل و نقل، تا منبع حرارتی کوره‌ها موجب شده است که 40% تولید جهانی دی‌اکسید کربن به نوعی با صنعت ساخت و ساز ارتباط داشته باشد.

یکی از شرکت‌های بیوفناوری، به نام bioMason، موفق به ابداع روشی شده است که می‌توان از باکتری و موادی که به طور طبیعی در دسترسند مصالح ساختمانی تولید کرد. فکر اولیۀ این طرح در سیمان‌های بیولوژیک طبیعی (مانند مرجان‌ها) نهفته است که تأثیر منفی بر محیط پیرامون خود ندارند. 

شاید بتوان آجرهای بیولوژیک (biologically manufactured brick) را به زودی برای مصارف تجاری روانۀ بازار کرد. فرایند تولید این آجرها ساده، اقتصادی، و سازگار با محیط زیست (environmentally friendly) است و از باکتری برای چسباندن ذرات شن به یکدیگر استفاده می‌شود.

نوعی باکتری به نام Sporosarcina pasteurii که در انتخاب مواد اولیه برای فعالیت چندان سخت‌گیر نیست از نیتروژن و منابع کلیسم برای تولید کربنات کلسیم استفاده می‌کند، که قادر است ذرات شن را در دمای محیط کنار هم قرار داده تا ظرف یک هفته آجرهای ارگانیک تولید شود.

در این شیوه، سوخت فسیلی کمتری مصرف و متعاقباً دی‌اکسید کربن کمتری در جو آزاد می‌شود. به علاوه، در این فرایند می‌توان از پسماندهای صنعتی (industrial waste) برای تأمین نیتروژنِ مورد نیاز باکتری‌ها استفاده کرد تا اشکال دیگر آلودگی نیز حذف شوند.

آب مورد نیاز برای این فرایند را می‌توان در یک سیستم حلقه بسته (closed-loop) بازیافت کرد و در فرایند تولید مجدداً به کار برد. همانطور که اشاره شد، سایر مواد اولیه نیز فراوان و ارزانند و می‌توان آنها را با خرید محصولات جانبی صنایع مختلف تأمین کرد.

منبع:

1) archdaily.com

2) ceramics.org

تفاوت ویروس و باکتری

شاید تصور عموم مردم این باشد که "باکتری‌ها" و "ویروس‌ها" تفاوتی با هم ندارند و در محاورات روزمره آنها را بدون هیچ گونه تمایزی به جای یکدیگر به کار ببرند. با وجود این، باکتری و ویروس با یکدیگر تفاوت دارند؛ در واقع، آنها زمین تا آسمان با یکدیگر متفاوتند.

کلیات:

از نظر اندازه، ویروس‌ها بسیار کوچک‌تر از باکتری‌ها هستند. اندازۀ بزرگ‌ترین ویروسْ صرفاً برابر است با اندازۀ کوچک‌ترین باکتری (1). برای نمونه، ویروس فلج اطفال 50 برابر کوچکتر از باکتری‌های استرپتوکوکی است (2). یکی از مهم‌ترین تفاوت‌های باکتری‌ها و ویروس‌ها این است که، آنتی‌بیوتیک‌ها قادرند باکتری‌ها را از بین ببرند اما تأثیری بر ویروس‌ها ندارند (3). 

برخی تفاوت‌ها:

باکتری‌ها موجوداتی زنده و تک‌سلولی هستند که می‌توانند به شکل مستقل یا به شکل انگل ادامۀ حیات دهند (4). باکتری دارای سلول، دیوارۀ سلولی، سیتوپلاسم، ریبوزوم، و کلیۀ اطلاعات ژنتیکی‌ است که بوسیلۀ آن می‌تواند تولید مثل نماید. برخی از آنها دارای ساختارهای بندمانندی به نام تاژک (flagella ) هستند که به باکتری‌ها امکان می‌دهد تا حرکت کنند (1). همچنین، شواهدی مبنی بر هوشمند بودن باکتری‌ها نیز به دست آمده است. بنابراین، باکتری را می‌توان یک موجود زندۀ تمام‌عیار دانست.

اما، ویروس‌ها سلول ندارند. بنابراین، موجود زنده نیستند. ویروس‌ها را پوششی پروتئینی احاطه کرده و این پوشش حاوی هسته‌ای از مواد ژنتیکی است (DNA و یا RNA) ـ (1). برخلاف باکتری‌ها که می‌توانند به شکل مستقل زندگی کنند، ویروس‌ها برای تکثیر به یک میزبان زنده نیاز دارند، مانند انسان، گیاه و حیوان (3)؛ در واقع، ویروس نمی‌تواند مستقلاً فعالیت کند و بر محیط اطراف تأثیر گذارد اما باکتری مانند سایر موجودات زنده می‌تواند مستقلاً با محیط پیرامونی تعامل داشته باشد.

نابود کردن ویروس‌ها بسیار سخت‌تر از کشتن باکتری‌هاست. به همین دلیل، بسیاری از صعب‌العلاج‌ترین بیماری‌های واگیردار منشأ ویروسی‌ دارند (2). زمانی که ویروس وارد بدن می‌شود، پس از تماس با سلول، مواد ژنتیکی خود را وارد سلولِ میزبان می‌کند؛ از این طریق، کلیۀ کارکردهایی را که پیش از این در اختیار سلول میزبان بود، از آن خود می‌کند. از این پس، سلول به جای موادی که در حالت عادی تولید می‌کرد، اقدام به بازتولید ویروس می‌کند (پروتئین و سایر مواد ژنتیکی مرتبط با ویروس مهاجم) (5). در صورت ادامه یافتن این پروسه، رفته رفته سایر سلول‌ها نیز آلوده و نابود می‌شوند. 

در مورد باکتری‌ها، یا خود باکتری‌ها با فعالیت‌های خود ایجاد بیماری می‌کنند یا سم تولید شده توسط آنها قربانی را تحت تأثیر قرار می‌دهد (6).

آنفولانزا، ابولا، فلج اطفال، و سرماخوردگی معمولی جزو بیماری‌های ویروسی هستند و سل، وبا، بوتولیسم و حصبه جزو بیماری‌هایی به حساب می‌آیند منشأ آنها باکتری‌ها هستند (2,3,5). 

برخی شباهت‌ها:

مهم‌ترین شباهت باکتری‌ها و ویروس‌ها این است که درصد محدودی از آنها خاصیت بیماری‌زایی دارند. چرا که بدن انسان به طور روزانه در معرض میلیون‌ها باکتری و ویروس قرار می‌گیرد و بدون اینکه آسیبی ببیند به حیات خود ادامه می‌دهد.  

اکثر باکتری‌ها علاوه بر بی‌خطر بودن، حیات را بر روی زمین امکان‌پذیر می‌سازند. همانطور که بدون کربن، نیتروژن، و اکسیژن ادامۀ حیات میسر نیست، زندگی بدون باکتری‌ها نیز غیرقابل‌تصور است (7). باکتری‌ها علاوه بر کاربردهایی که در پزشکی دارند، در طیف وسیعی از صنایع نیز استفاده می‌شوند، از صنایع غذایی گرفته تا صنعت نفت. 

ویروس‌ها نیز از این قاعده مستثنی نیستند. چرا که تعداد اندکی از آنها ما را بیمار می‌کنند (8). علاوه بر این، کاربردهایی نیز برای آنها ابداع شده است؛ برای نمونه، در حیطۀ ژن‌درمانی، کنترل و درمان سرطان‌ها، کنترل بیولوژیک آفات، و از بین بردن باکتری‌های بیماری‌زا (BACTERIOPHAGE THERAPY) کاربردهای گسترده‌ای برای آنها یافت شده است (9). 

نتیجه‌گیری:

باکتری موجودی دارای سلول و زندگی مستقل است اما ویروس از رشته های DNA  یا RNA تشکیل می شود و صرفاً داخل بدن میزبان قادر به تکثیر است. به دلیل فقدان سلول آن را موجود زنده به حساب نمی‌آورند، اما اگر وارد بدن میزبان شود تأثیر آن بسیار مخرب‌تر از باکتری خواهد بود. علی‌رغم برخی مضرات، هر دوی این میکروارگانیسم‌ها می‌توانند برای محیط پیرامون سودمند باشند.

1) http://www.microbeworld.org/what-is-a-microbe/virus-or-bacterium

2) http://www.betterhealth.vic.gov.au/bhcv2/bhcarticles.nsf/pages/infections_bacterial_and_viral

3) http://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/infectious-diseases/expert-answers/infectious-disease/faq-20058098

4) http://www.medicinenet.com/script/main/art.asp?articlekey=13954

5) http://www.ucmp.berkeley.edu/alllife/virus.html

6) http://kids.britannica.com/comptons/article-197141/bacteria

7) Molika Ashford (August 12, 2010) Could Humans Live Without Bacteria?, Available at:http://www.livescience.com/32761-good-bacteria-boost-immune-system.html (Accessed: 15/2/2015).

8) http://eu.montana.edu/pdf/outreach/msuscizone3.pdf

9) http://www.garlandscience.com/res/pdf/9780815341505_ch02.pdf

دنیای نامرئی: میکروب‌ها

هرچند مشاهدۀ میکروب‌ها مشکل است، اما درصد قابل‌توجهی از تنوع زیستی (biodiversity) کرۀ زمین را تشکیل می‌دهند. میکروب‌ها 3.8 میلیارد سال در کرۀ زمین زندگی کرده‌اند؛ در مقایسه با آن، عمر انسان بسیار ناچیز به نظر می‌رسد. همچنین، کرۀ زمین مدت زمانی طولانی (در بیشتر عمر خود) شاهد حیات باکتری‌ها بوده است. 

باکتری‌ها (bacteria)، آرکیاها (archaea)، ارگانیسم‌های یوکاریوتی تک‌سلولی مانند آمیب، کپک‌های لجن (slime mold) و پارامسی‌ها (parameciums)، و حتی ویروس‌ها تحت نام "میکروب" طبقه‌بندی می‌شوند. (طبقه‌بندی ویروس‌ها مورد مناقشه قرار گرفته است، زیرا آنها را موجود زنده به حساب نمی‌آورند و به شکل مستقل نمی‌توانند تکثیر یابند، اما، زمینۀ میکروب‌شناسی، ویروس‌ها را نیز در بر می‌گیرد.) بیشتر میکروب‌ها تک‌سلولی‌اند (unicellular)، یعنی هر کدام از آنها از یک سلول تشکیل می‌شوند.

میکروب‌ها را هرجایی می‌توان یافت ـــ در خاک، گیاه، آبفشان‌ها (geysers)، عمق اقیانوس، دریاهای منجمد، و در بدن موجودات زنده. (یک تریلیون باکتری در شکم ما زندگی می‌کنند.) برخی از آنها، که به اکستروموفیل معروفند (extremophile)، در مکان‌هایی که هیچ موجودی قادر به بقا نیست می‌توانند ادامۀ حیات دهند ـــ مانند، رگه‌های هیدروترمالِ جوشان (hydrothermal vents) در اقیانوس و در صخره‌هایی که در عمق زمین واقع شده‌اند.

میکروب‌ها هم ممکن است مفید باشند و هم مضر: باکتری‌هایی مانند استرپتوکوکوس و اِکولای بدن انسان را عفونی می‌کنند و حتی ممکن است منجر به مرگ شوند. بلومِ جلبکی (algal bloom) ممکن است برای ماهی‌ها سمی باشد و آب را از اکسیژن خالی کند، اما سایر باکتری‌ها به هضم غذا کمک و، در محیط زیست، مواد مغذی خاک را جایگزین و لکه‌های نفتی را از سطح اقیانوس پاک می‌کنند.

دانشمندان به طور روزانه گونه‌ها (species)، جنس‌ها (genuses)، خانواده‌ها (families)، و راسته‌های (orders) میکروبی جدید را کشف می‌کنند و پایانی برای این کشفیات متصور نیستند. از آنجا که دیرزمانی از عمر باکتری‌ها بر روی کرۀ زمین می‌گذرد (تقریباً 3 تریلیون سال)، نسبت به حیات جانداران چندسلولی، میکروب‌ها فرصت کافی داشته‌اند تا به اشکال پیچیده‌ تکامل یابند. آنها می‌توانند ژن‌ها را از گونه‌ای به گونۀ دیگر منتقل کنند؛ چنین کاری از سایر اشکال حیات برنمی‌آید. 

به منظور درک عملکرد اکوسیستم، درک میکروب‌ها ضروری است. همچنین، برای کشف روش‌های مقابله با بیماری‌ها و درک چگونگی ظهور و گسترش بیماری‌های عفونی، مانند آنفولانزای پرندگان (bird flue)، باید زندگی میکروب‌ها را زیر میکروسکوپ قرار داد.

منبع:

livescience.com

تصفیه‌خانه چگونه فعالیت می‌کند؟

تصفیۀ آب- یا خالص‌سازی و ضدعفونی کردن آن، با توجه به نوع و منبع آن متفاوت است. آب شهری، برای نمونه، از آب سطحی (surface water) و زیرزمینی (ground water) تشکیل می‌شود، و تصفیۀ آن با منابع آب صنعتی (industrial water) متمایز است. آب شهری (municipal water) بوسیلۀ تأسیسات خصوصی یا عمومی به منظور تبدیل به آب آشامیدنی (potable water) و مطبوع کردن آن (از لحاظ زیبایی‌شناختی) تصفیه می‌گردد. همچنین، در این اثنا، باید مطمئن شد آب کافی با قیمت مناسب نیاز جوامع مورد نظر را برآورده می‌کند.

آب تصفیه نشده (raw water) از منبع آب به مرکز تصفیه جاری یا پمپ می‌شود. شهرداری‌های بزرگ ممکن است بیش از یک منبع آب داشته باشند و متعاقباً از بیش از یک واحد تصفیۀ آب استفاده کنند. پس از تصفیه، آب تصفیه شده وارد شبکۀ توزیع می‌شود، که از شبکۀ لوله‌های اصلی (water main) تشکیل می‌شود که این لوله‌ها از طریق ذخائر زیرزمینی یا زمینی به یکدیگر متصل می‌گردند.   

...

بعد از آنکه آب سطحی از منبع اولیۀ آن استحصال شد، معمولاً از میان غربال‌های فلزی، با ضخامت 2.45 و فاصلۀ 5.08 سانتی‌متر، عبور می‌کند تا از ورود اشیاء و حیوانات بزرگ مانند چوب و ماهی به تأسیسات تصفیۀ آب جلوگیری شود. برای جداسازی برگ درختان از غربال‌های ظریف‌تر استفاده می‌شود. اگر آب کدورت (turbidity) داشته باشد، ممکن است به مخازن بزرگ یا واحد پیش‌ته‌نشینی (presedimentation basin) هدایت شود تا شن و ماسه و گل و لای تهنشین شوند.

آب‌های سطحی می‌توانند عوامل بیماریزا (pathogenic) و میکروارگانیسم‌ها را با خود حمل کنند؛ بنابراین، باید پیش از مصرف بوسیلۀ انسان (human consumption) ضدعفونی گردند. از آنجا که با وجود کدورت نمی‌توان بار میکروبی را تشخیص داد، حذف جامدات معلق (suspended solids) پیش از ضدعفونی کردن ضروری است. این امر از طریق توالی‌ای از فرایندها انجام می‌گردد که معمولاً عبارتند از: انعقاد (coagulation)، فلوکوله شدن (flocculation)، ته‌نشینی (sedimentation)، و فیلتر کردن (filtration). انعقاد از طریق افزودن منعقدکننده‌های شیمیایی انجام می‌گیرد، معمولاً نمک‌های آهن یا آلومینیم، تا از این طریق بار منفی سطوح ذرات خنثی گردد (جامدات معلق)؛ در نتیجه، نیروی دفع‌کننده‌ای که میان ذرات است از بین می‌رود و متعاقباً ذرات معلق یکدیگر را جذب می‌کنند و به هم می‌چسبند. منعقدکننده‌ها نیز از طریق هم زدن سریع جدا می‌شوند.

همزمان، سایر مواد شیمیایی را نیز می‌توان به آب اضافه کرد، از جمله پودر کربن فعال‌شده (powdered activated carbon) به منظور جذب مواد شیمیایی مولد بو و طعم و یا جداسازی مواد شیمیایی سنتزی؛ اکسیدان‌های شیمیایی مانند کلر، اوزون، دی‌اکسیدکلر، یا پرمنگنات پتاسیم به منظور ضدعفونی کردن، اکسید کردن آلاینده‌های ارگانیک، کنترل طعم و بو، اکسید کردن آلاینده‌های غیرارگانیک، مانند آهن، منگنز، و سولفید)؛ و اسید یا باز (base) به منظور کنترل pH. 

ذرات منعقدشده از طریق فرایند فلوکوله شدن تبدیل به ذراتی با نام «فلاک» می‌شوند. در این مرحله، آب به آرامی از طریق پارو، پروانه یا توربین هم زده می‌شود. این مرحله عموماً بین 20 الی 30 دقیقه زمان می‌برد. آب فلوکوله شده به آرامی به حوضچه‌های ته‌نشینی منتقل می‌گردد، که در آن ذرات فلاک‌شده ظرف دو الی چهار ساعت ته‌نشین می‌شوند. سپس، آب، با عبور از 61 الی 76 سانتی‌متر شن یا آنتراسیت با قطر 0.5 میلی‌متر، فیلتر می‌شود.  

اگر کدورت آب (water turbidity) کم باشد، آب منعقدشده یا فلوکوله‌شده مستقیماً به فیلتر هدایت می‌شود و از فرایند ته‌نشینی صرف نظر می‌گردد. پس از فیلتر شدن، آب ضدعفونی می‌گردد. ضدعفونی کردنْ جداسازی میکروارگانیسم‌های بیماریزا از آب است. از منظر میکروبی، چنین آبی استریل نمی‌شود اما آشامیدن آن بی‌خطر است. در این مرحله، با توجه به کارشناسی‌های صورت گرفته، می‌توان از کلر، اوزون، دی‌اکسیدکلر، کلرامین، یا ترکیبی از مواد شیمیایی استفاده کرد که در مراحل مختلف به آب افزوده می‌شوند. هر کدام از این مواد مزایا و معایب خاص خود را دارند و انتخاب آنها نیازمند بررسی‌های دقیق است.

ضدعفونی‌کننده‌های شیمیایی علاوه بر میکروارگانیسم‌ها بر روی مواد ارگانیکی که به شکل طبیعی در آب یافت می‌شوند نیز تأثیر می‌گذارند (naturally occurring organic matter). ترکیب این مواد ارگانیک و ضدعفونی‌کننده‌ها منجر به تشکیل موادی می‌شود که به آنها محصولات جانبی حاصل از گندزدایی گفته می‌شود (disinfection byproducts). معروف‌ترین این مواد تری‌هالومتان (trihalomethanes) است. اگر چه وجود این مواد در غلظت‌هایی که در آب آشامیدنی دیده می‌شود فاقد ضرر است، برخی از آنها در غلظت‌های بالا ممکن است آسیب‌رسان باشند. بنابراین، احتیاط حکم می‌کند که میزان آنها را به حذاقل رساند. مؤثرترین راهبرد این است که تا پیش از فیلتر شدن آب، مواد ضدعفونی‌کننده به آب افزوده نشود و صرفاً به میزان لازم از این مواد استفاده شود. با وجود این، ضدعفونی‌کردن از اهمیت زیادی برخوردار است و نمی‌توان آن را دست کم گرفت، زیرا ریسک‌هایی که در اثر مصرف آب آلوده سلامتی را تهدید می‌کند بیشتر از ریسک‌های مرتبط با محصولات جانبی حاصل از گندزدایی است.

چند فرایند دیگر نیز برای تصفیۀ آب وجود دارد. استفاده از آنها به کیفیت منبع اولیۀ آب و کیفیت مورد انتظار از آب تصفیه شده بستگی دارد. فرایندهایی که با آنها می‌توان هم آب‌های سطحی را تصفیه کرد و هم آب‌های زیرزمینی عبارتند از:

1. سختی‌گیری با آهک (lime softening)

که عبارتست از افزودن آهک همزمان با هم‌زدنِ سریع آب به منظور ترسیب یون‌های کلیسیم و منیزیم؛

2.  پایدارسازی (stabilization)

که عبارتست از جلوگیری از خوردگی (corrosion) و رسوب‌ گذاری (scale formation) از طریق تنظیم pH یا قلیایی بودن آب یا از طریق افزودن ممانعت‌کنندگان تشکیل رسوب (scale)؛

3. جذب کربن فعال (activated carbon adsorption)

که عبارتست از حذف مواد شیمیایی تولیدکنندۀ طعم و بو یا آلاینده‌های ارگانیکِ سنتزی؛ و

4. فلوریداسیون (fluoridation)

که عبارتست از افزایش غلظت فلور تا حد بهینه به منظور جلوگیری از پوسیدگی دندان.

در مقایسه با آب سطحی، آب زیرزمینی نسبتاً عاری از کدورت و میکروارگانیسم‌های بیماریزاست، اما میزان گازهای حل‌شده (دی‌اکسید کربن، متان، و سولفید هیدروژن)، سختی، آهن و منگنز، ترکیبات ارگانیک فرار (ناشی از روش‌های نامناسب دفع)، و شوری در آنها بیشتر است. آب باکیفیت زیرزمینی نیازی به فیلتر شدن ندارد، اما به این دلیل که باید از شبکۀ توزیع عبور کنند فرایند ضدعفونی کردن برای آنها لازم به نظر می‌رسد. آب‌های زیرزمینی که از چاه‌های کم‌عمق (shallow well) استخراج می‌شوند ممکن است با آب‌های سطحی در تماس باشند؛ بنابراین، بر اساس قانون معمولاً به ضدعفونی و فیلتر شدن نیاز دارند. 

آب زیرزمینی سخت ممکن است تحت فرایند سختی‌گیری با آهک قرار گیرد (همانند بسیاری از آب‌های سطحی) یا از طریق تبادل یونْ سختی‌گیری شود (ion exchange softening)، که در آن آب از رزین‌های تبادل یون عبور می‌کند و در این اثنا یون‌های کلسیم و منیزیم با یون‌های سدیم جایگزین می‌گردند.  

در صورتی که آب زیرزمینی دارای گازهای حل‌شده باشد، از فرایند زدایش با هوا (air stripping) استفاده می‌شود؛ در این روش، هوا از میان ذرات کوچک آب عبور می‌کند و در این اثنا گازها آب را ترک می‌کنند و وارد هوا می‌شوند. 

برخی آب‌های زیرزمینی به طور طبیعی دارای آهن و منگنز هستند ( naturally occurring iron and manganese). این یون‌ها در غیاب اکسیژن به شکل احیا شده (chemically reduced form) در آب زیرزمینی حل می‌شوند. آهن و منگنز را می‌توان از طریق اکسید کردن جدا کرد. این مهم از طریق هوادهی (aeration) یا از طریق اکسید‌کننده‌های شیمیایی مانند کلر و پرمنگنات پتاسیم انجام می‌شود. این فرایند ممکن است با فرایندهای زیر ترکیب شود: ته‌نشینی و فیلتر کردن؛ فیلتر کردن از طریق محیط جاذب (adsorptive media)؛ یا سختی‌گیری با آهک. 

اگر آب زیرزمینی حاوی مواد جامد حل‌شده باشد، می‌توان برای تصفیۀ آن از اسمز معکوس (reverse osmosis) استفاده کرد، که در آن آب با فشار از یک غشا (membrane) عبور داده می‌شود، و بدین وسیله نمک از آن جدا می‌گردد. فرایندهای غشایی (membrane processes) در حال تکامل هستند و به تازگی غشاهایی ابداع شده‌اند که می‌توانند آب‌های سطحی و زیرزمینی را از لوث وجود سختی، مواد ارگانیک، و کدورت پاک کنند. 

منبع:

freedrinkingwater.com

از بین بردن باکتری‌های عامل عفونت بیمارستانی با سطوح فعال‌شده بوسیلۀ نور

محققان به تازگی موفق به ساخت مواد ضدباکتریایی شده‌اند که قادر است از عفونت‌های بیمارستانی پیشگیری کند. ترکیب دو رنگ ساده (dye) با ذرات نانواسکوپیکِ طلا (nanoscopic)، پس از فعال‌سازی نوری، برای باکتری‌ها مرگبار خواهد بود --- حتی در شرایطی که نور محیط داخلی کم است. همچنین، این ماده در تاریکی مطلق ویژگی‌های ضدباکتریایی قابل توجهی از خود نشان داده است.

عفونت‌های بیمارستانی (nosocomial infection)، با وجود باکتری‌هایی مانند استافیلوکوکوس اورئوس و کلستریدیوم دفیسیل که به متیسیلین مقاوم‌اند، مسئله‌ای مهم برای علم پزشکی محسوب می‌شود. با وجود اینکه اقدامات مرتبط با نظافت در بیمارستان‌ها بسیار سختگیرانه است، تا زمانی که محیط‌های درمانی برای میکروب‌های نامساعد نگردد، نمی‌توان از اینگونه عفونت‌ها پیشگیری کرد. سطوحی مانند دستگیرۀ در، لوازم پزشکی، کیبورد، خودکار و غیره مسیرهایی هستند که جرم‌ها از طریق آنها گسترش می‌یابند؛ حتی دستانی که به تازگی شسته شده‌اند از گزند آنها در امان نیستند.

یکی از راهکارها ابداع راهبردهای جایگزین مانند پوشش‌های ضدباکتریایی است. این پوشش‌ها، برخلاف سیالات ضدمیکروبی (antibacterial fluid)، همیشه بر روی سطوح باقی می‌مانند --- هدف از ساخت آنها تولید سطوحی است که به شکل ذاتی برای باکتری‌ها مرگبار باشند. 

ایوان پارکین، نویسندۀ مسئول این تحقیق، دربارۀ این فناوری اظهار کرد: «برخی رنگ‌ها پس از آنکه در معرض نورهای درخشان قرار می‌گیرند تبدیل به ترکیبی مرگبار برای باکتری‌ها می‌شوند. نور منجر به برانگیخته شدن الکترون‌های آنها می‌شود؛ در نتیجه، مولکول‌های رنگْ حالت سه‌گانۀ برانگیخته پیدا می‌کنند و متعاقباً رادیکال‌های اکسیژنِ به شدت راکتیو تشکیل می‌شود که دیوارۀ سلولی باکتری‌ها را از بین می‌برند. در این پروژه، ترکیب جدیدی از این رنگ‌ها، به همراه نانوذرات طلا، آزمایش شد تا روش کم‌هزینه و ساده‌سازی‌شده‌ای را برای ضدعفونی سطوح در اختیار قرار دهد.»

ترکیب‌های متفاوتی از کریستال‌ویوله (crystal violet)، متیلن‌بلو (methylene blue) و نانوطلا، بر روی سطوح سیلیکون، آزمایش شدند. این مادۀ لاستیکی انعطاف‌پذیر به شکل گسترده به عنوان درزگیر، پوشش، و تولید لوازم پزشکی استفاده می‌شود. کریستال‌ویوله نیز در حال حاضر برای درمان عفونت استافیلوکوک کاربرد دارد. محققان از یک مادۀ آلی برای متورم‌سازی سیلیکون استفاده کردند تا به متیلن‌بلو و نانوذرات طلا فرصت دهند در تمام بخش‌های پلیمر پخش شوند. سپس، سیلیکون درون کریستال‌ویوله غوطه‌ور شد تا لایه‌ای نازک از رنگ سطح پلیمر را بپوشاند.

در این آزمایش، سطوحی که عمداً عفونی شده بودند در معرض ترکیب کریستال‌ویوله، متیلن‌بلو، و نانوطلا قرار گرفتند. ترکیب یاد شده، نسبت به سایر روش‌های شناخته شده، بیشترین تأثیر را بر روی سطوح گذاشت. همچنین، بر اساس یافته‌های محققان، ترکیب یاد شده در مقابل الکل و آب مقاوم است؛ بنابراین، شستشوهای منظم در بیمارستان‌ها بر روی ترکیب مذکور تأثیر مخرب ندارد. 

به گفتۀ ساشا نویمارک، نویسندۀ راهبر این تحقیق، در صورتی که بار میکروبی این ترکیب بسیار بیشتر از آن چیزی شود که در بیمارستان‌ها دیده می‌شود، چنانچه در مقابل نور فلورسنت معمولی قرار گیرد، ظرف سه الی شش ساعت، بر اساس نوع باکتری‌ها، آلودگی آن به طور کامل از بین می‌رود. این محقق افزود: «حتی اگر ترکیب ابداع شده در تاریکی نیز قرار گیرد، تمام باکتری‌ها ظرف مدت زمان طولانی‌تر از بین می‌روند. اما مکانیزمی که منجر به مرگ باکتری‌ها در تاریکی می‌شود ناشناخته است.» 

این اولین بار است که یک سطح ضدمیکروب که به وسیلۀ نور برانگیخته شده توانسته است چنین تأثیری را در تاریکی از خود نشان دهد. این مسئله، علاوه بر در نظر گرفتن عملکرد آن تحت شرایط نوری مشابه با بیمارستان، و تولید آسان و کم‌هزینۀ آن، به این معناست که فناوری مذکور برای کاربردهای آتی بسیار نویدبخش خواهد بود.

منبع:

 Science Daily

Sacha Noimark, Elaine Allan, Ivan P Parkin. Light-Activated Antimicrobial Surfaces With Enhanced Efficacy Induced by a Dark-Activated Mechanism. Chemical Science, 2014; DOI: 10.1039/C3SC53186D

ژل الکتروفورزیس در میدان ضربه‌ای

ژل الکتروفورزیس در میدان ضربه‌ای (PFGE) روشی است که با کمک آن می توان انگشت نگاری ژنومیک دی ان ای را برای جدایش های باکتریایی انجام داد.

روش PFGE از برش دهنده های مولکولی (molecular scissor) استفاده می کند که به آنها آنزیم های برشگر (restriction enzyme) گفته می شود. این برش دهنده های مولکولی به منظور تولید شمار اندکی از قطعات حاوی دی ان ای گزینش می گردند؛ قطعات مذکور را می توان بر اساس اندازۀ آنها تفکیک کرد. معمولاً قطعات حاوی دی ان ای، که به آنها قطعات برش خورده (restriction fragments) گفته می شود، بزرگ اند و باید به منظور تولید اثر انگشت دی ان ای تحت فرایندهای خاص قرار گیرند. ابتدا، باکتری به درون نوعی خاص از سوسپانسیون آگاروز (agarose suspension) انتقال داده می شود (آگاروز دارای نقطۀ ذوب پایین یا LMP). سپس، به منظور آزادسازی دی ان ای دیوارۀ سلول های باکتری از هم گسیخته می شود. به محض اینکه دی ان ای آزاد شد، سوسپانسیون آگاروز و دی ان ای، که به آن پلاگ (plug) گفته می شود، بوسیلۀ آنزیم های برش دهنده تحت فرایند قرار داده می شود. پلاگ های فرایند شده سپس به درون ژل آگاروز (agarose gel) انتقال داده می شوند و قطعات برش خورده بوسیلۀ میدان الکتریکی بر اساس اندازه تفکیک می گردند. آنچه PFGE را از دیگر روش های جداسازی دی ان ای متمایز می سازد این است که این روش قادر است چندین قطعۀ بزرگ برش خورده را جدا کند. به این منظور باید مرتباً مسیر میدان الکتریکی را درون ژل تغییر داد تا بتوان از این طریق به اثر انگشت دی ان ای دست یافت. 

زمان بر بودن، نیاز به متخصصان آموزش دیده، ناتوانی در جداسازی سویه های خاص، ناتوانی در شناسایی مخلوطی از سویه ها از جمله معایب این شیوه هستند.

منبع:

cdc.gov/pulsenet/pathogens/pfge.html

بسته بندی در اتمسفر اصلاح شده (MAP)

همانطور که از نامش پیداست، بسته بندی در اتمسفر اصلاح شده (Modified Atmospheric Packaging) یا MAP ترکیب گازهای موجود در بسته بندی مواد غذایی را تغییر می دهد --- این گازها عمدتاً اکسیژن، نیتروژن، و دی اکسید کربن هستند. تغییرات اعمال شده در ترکیب گازهای موجودِ پیرامون مادۀ غذاییْ رشد باکتری ها و قارچ های عامل فساد را کُند می کند و عمر نگهداری محصول غذایی را افزایش می دهد. این روش برای نگهداریِ نان، کیک، میوه جات، سبزیجات، گوشت ها، و غذاهای دریایی به کار می رود؛ این مواد در بسته بندی های پلاستیکی مخصوص نگهداری می شوند. این بسته بندی ها ترکیب گازهای اصلاح شده را در یک بازۀ زمانی خاص حفظ می کنند.

این تکنیک را می توان در مقیاس های بزرگ و در کانتینرهای مجهز به کار گرفت. یکی از روش هایی که می توان میوه هایی مانند سیب را مدت ها پس از برداشتْ و در تمام طول سال به بازار عرضه کرد استفاده از روش MAP است. اگر چه بسته بندی در اتمسفر اصلاح شده (Modified Atmospheric Packaging) قادر است رشد برخی میکروارگانیسم ها را کُند نماید، اما قادر نیست مانع از رشد برخی باکتری های خطرناک شود. به همین دلیل، MAP را با سایر روش های نگهداری مواد غذایی مانند سرمایش ترکیب می کنند.