كانت الأنفلونزا والحصبة والالتهاب الرئوي وغيرها من الالتهابات الميكروبية سهلة معالجة الأدوية المضادة للمضادات الحيوية ومضادات الفطريات ومضادة للفيروسات. أصبحت الحالات أكثر مقاومة للمنتجات الطبية ، ومع ذلك ، تزيد من احتمال حدوث نتائج قاتلة بسبب الالتهابات البكتيرية والفيروسات والفطرية والطفيلية. في عام 2021 ، تسببت مقاومة مضادات الميكروبات (AMR) في أكثر من مليون وفاة ، وفقًا لتقرير صدر عن عام 2024 ، والذي تم نشره في لانسيت. وقالت منظمة الصحة العالمية في عام 2023 إن AMR أصبح تهديدًا صحيًا عالميًا كبيرًا.
يمكن أن يتحمل AMR مسؤولية عدد من الأشياء ، بما في ذلك الإفراط في استخدام المضادات الحيوية في البشر والحيوانات والنباتات ؛ النظافة غير الكافية. ونقص الأدوية الجديدة. العوامل الأخرى هي تدابير الوقاية غير الفعالة وعدم وجود أدوات جديدة للكشف عن الالتهابات.
من أجل مناقشة كيف يمكن للتكنولوجيا أن تمنع انتشار AMR ، نظم تحالف رؤية الأبحاث الهندسية حدثًا لمدة يومين العام الماضي وجذب أكثر من 50 باحثًا وقادة الصناعة والقرار السياسي. تحدد ERVA التي تمولها مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية المجالات التي يجب أن تأخذ فيها الاحتياجات الوطنية والعالمية في الاعتبار جميع الأطراف التي تمول الأبحاث – المكونات والوكالات الحكومية والمؤسسات. لدى Allianz أكثر من 20 شريكًا ، بما في ذلك IEEE.
تقول أنيتا شوكلا ، التي ترأس الحدث في فبراير 2024: “لا يتعلق ERVA بالضرورة إيجاد حل غدًا. إنه يتعلق بإنشاء اتجاهات بحثية طويلة الأجل يمكن أن تساعد في تقليل المشكلات أو القضاء عليها على المدى الطويل. نحن نمكّن البحث أو الأفكار للبحث”.
يفحص شوكلا ، أستاذ الهندسة في جامعة براون في بروفيدنس ، RI ، المواد الحيوية للتطبيقات عند تقديم الأدوية ، بما في ذلك علاج البكتيريا والالتهابات الفطرية.
نشرت Allianz مؤخرًا “الفرص الهندسية لمكافحة المقاومة المضادة للميكروبات”. في التقرير ، تم التحقيق في خمسة تحديات رئيسية للباحثين: المستشعرات البيولوجية التشخيصية والأجهزة القابلة للارتداء ، والأسطح التقنية المضادة للميكروبات ، والمواد الحيوية الذكية ، وتكنولوجيا الخلايا ، ونماذج النمذجة المتقدمة.
أجهزة الاستشعار الحيوية لتسريع الكشف
يقول التقرير إن الأدوات التشخيصية والأجهزة القابلة للارتداء بشكل أسرع وأكثر دقة وأكثر أرخصًا مطلوبة للتعرف على الالتهابات بشكل أفضل. ويشير إلى تطور أجهزة الاستشعار البيولوجية التشخيصية التي يمكن أن تظهر مكونات معينة من مسببات الأمراض داخل عينة. وفقًا للتقرير ، يمكن للبيولوجية جمع العينة من المريض إلى الحد الأدنى أو غير موسع.
الطريقة التقليدية لمعرفة ما إذا كان شخص ما لديه عدوى هو جمع عينات من الخلايا أو الأنسجة أو الدم أو المخاط أو غيرها من سوائل الجسم وإرسالها إلى مختبر للتحليل. اعتمادًا على نوع العدوى والاختبار ، قد يستغرق الأمر بضعة أيام لتحقيق النتائج.
اقترح أليانز تطوير أجهزة الاستشعار البيولوجية التشخيصية التي تمكنت من إظهار البكتيريا والفيروسات والفطريات ومسببات الأمراض الطفيلية داخل العينة في الموقع. يقول التقرير إنه يجب تقديم النتائج بسرعة في غضون ساعات قليلة أو أقل ، كما يقول التقرير لتقليل انتشار العدوى ، وتقليل وقت الشفاء للمرضى وتقليل تكاليف الرعاية الصحية.
أولاً ، ومع ذلك ، هناك حاجة إلى دراسات لتطوير المستشعرات الحيوية التي يمكن أن تظهر مرايا منخفضة من المؤشرات الحيوية للعدوى من عينات المرضى ، كما يقول التقرير. المؤشر الحيوي هو مؤشر قابل للقياس مثل الجين الذي يمكن أن يوفر معلومات حول صحة الشخص. في الوقت الحالي ، قد يستغرق الأمر عدة أيام إلى أسابيع قبل أن يتم إنشاء الجهاز المناعي للشخص ما يكفي من الأجسام المضادة لتأخير التشخيص.
“أعتقد أن أعضاء IEE لديهم المهارات الصحيحة ويمكنهم إحداث تغيير كبير إذا عملوا مع مهندسين آخرين لحل هذه المشكلة المعقدة للغاية.” – أنيتا شوكلا ، أستاذ الهندسة في جامعة براون ، في بروفيدنس ، ري
يطالب المؤلفون بالمهندسين والأطباء وأخصائيي علم الأحياء الدقيقة للعمل مع إنشاء الأجهزة وتصميمها لاستخدامها في البيئات السريرية.
وفقًا للتقرير ، يمكن دمج التقدم في الأجهزة الذكية الحالية ، أو يمكن تصميم جدولة جديدة معدية.
مجال آخر يجب فحصه هو تطوير الأجهزة المحمولة التي يمكن للمرضى تشخيصها أنفسهم.
يقول شوكلا: “المهندسون ، وخاصة المهندسين الكهربائيين الذين لديهم معرفة مختلفة بتصميم المستشعر الحيوي والتقنيات المحمولة ، هم الأشخاص المبتكرون في هذه الغرفة ويضطرون إلى إنتاج هذه التقنيات”.
أسطح أنظف لوقف انتشار الجراثيم
انتشار من الالتهابات من الأسطح البكتيرية الملوثة مثل أسرة المستشفيات والأجهزة الطبية ومقابض الأبواب والمكاتب. بغض النظر عن مدى ارتباط بروتوكولات المستشفى بالتعقيم والنظافة والتطهير ، فإن البكتيريا معلقة على معظم الأشياء. ينص تقرير ERVA على أن أكثر من 90 في المائة من الستائر المستخدمة من قبل المستشفيات بين المرضى في الغرف المشتركة ملوثة بعد أسبوع واحد.
يقول المؤلفون إنه من الضروري تطوير الأسطح المضادة للميكروبات التي يمكن أن تقتل البكتيريا ومسببات الأمراض الفطرية على اتصال. بالإضافة إلى ذلك ، هناك حاجة إلى المواد التي تطلق وسائل مضادات الميكروبات عند لمسها ، بما في ذلك المعادن والبوليمرات والمواد المركبة.
يقول شوكلا إن الأسطح التقنية المضادة للميكروبات الجديدة يجب أن تكون متينة بدرجة كافية لتحمل أساليب التعقيم الصحية والتعقيم المستخدمة في المستشفيات والبيئات السريرية الأخرى.
تضيف الأماكن الأخرى التي يجب تثبيت الأسطح المضادة للميكروبات أن المدارس والمباني المكتبية تشمل.
مواد أكثر ذكاء لتوفير الأدوية
لم تعد الاتصالات وغيرها من الضرائب الصيدلانية القائمة على المواد الحيوية ، والتي يتم استخدامها الآن مباشرة إلى نقطة العدوى المحتملة لتوفير المضادات الحيوية لتوفير المضادات الحيوية ، للتحكم في كمية الأدوية.
هذا يمكن أن يؤدي إلى الإفراط في استخدام المخدرات وتشديد AMR ، كما يقول التقرير.
يعتمد أنظمة التوصيل الأكثر ذكاءً على المواد الحيوية التي تطلق الإصدارات المضادة للميكروبات هي مجال بحث عاجل ، كما يقول المؤلفون. تعد جزيئات النانو والمجهر والمواد الهلامية للبوليمر ، والتي يمكن أن تحرر فقط الأدوية إذا كانت هناك عدوى بكتيرية ، بعض الأمثلة التي تم سردها في التقرير.
يقول شوكلا: “هذه مواد يمكنها إطلاق عوامل علاجية عند الطلب”. “إنهم يعرضون العدوى فقط للعامل العلاجي إذا لم يعودوا يقدمون الدواء [than required]- هذا يمكن أن يسرع تطور المقاومة. ”
يجب أن تحتوي المواد أيضًا على مكونات تلتقط وجود بكتيريا أو فطر وإشارة ما إذا كان الجهاز المناعي للمريض يكافح بعدوى ، وفقًا للتقرير. من شأن وجود الجرثومة أن يؤدي إلى مضادات حيوية مغلفة أو مضاد للدولة التي سيتم إصدارها في موقع العدوى.
للمهندسين الكهربائيين ، هناك إمكانية لتطوير مكونات مدرجة في المادة الذكية والتفاعل مع الحقول الكهربائية من أجل تحفيز إطلاق الأدوية أو التعرف على العدوى ، كما يقول شوكلا.
هندسة خلوية خالية من الأدوية
يقول شوكلا ، إن هناك مجالًا آخر يمكن للمهندسين الكهربائيين أن يلعبوا دورًا رئيسيًا. وفقًا للتقرير ، فإن البديل المحتمل للمضادات الحيوية يمكن أن يحسن التفاعل الطبيعي للجسم لمكافحة الالتهابات. ومع ذلك ، فإن مثل هذا النهج الخالي من الدواء يتطلب تقدمًا في تكنولوجيا الخلايا ، بالإضافة إلى فهم أفضل للخلايا المعالجة وراثياً.
بالنسبة للأشخاص الذين يعانون من الالتهابات المستمرة ، من المهم دراسة التفاعلات طويلة المدى بين الخلايا المناعية التقنية والبكتيريا ، كما يقول التقرير. يمكن أن يساعد البحث في إنشاء الميكروبات المبنية مع نشاط مضادات الميكروبات في تقليل استخدام المضادات الحيوية ومنع الإصابات.
استخدام النمذجة المتقدمة لتطوير الأدوية الجديدة
وفقا لأليانز ، مطلوب بحث كبير حول تطوير نمذجة الكمبيوتر. يمكن استخدام هذه التكنولوجيا لتطوير نماذج العدوى البكتيرية المعقدة بسرعة من أجل تقييم فعالية الأدوية المضادة للميكروبات الجديدة والعوامل العلاجية.
يقول شوكلا: “النمذجة لها خيار تسريع تطوير الأدوية الجديدة وربما التنبؤ بنتائج العلاجات الجديدة ، كل ما هو أرخص وأقل عرضة للتغير الذي يحدث بشكل متكرر في الاختبارات القائمة على المختبر”.
تُستخدم الأدوات المستندة إلى الذكاء الاصطناعي بالفعل للتنبؤ أو تطوير عوامل علاجية محتملة ، ولكنها تضيف ، ولكن لا تزال هناك حاجة إلى خوارزميات ونهج جديدة.
يقول شوكلا: “أعتقد أن أعضاء IEE لديهم المهارات الصحيحة ويمكنهم إحداث تغيير كبير إذا عملوا مع مهندسين آخرين لحل هذه المشكلة المعقدة للغاية من AMR”. “الأشخاص الذين يعملون في الصوامع يمثلون مشكلة. إذا استطعنا الحصول على البشر لمعالجة هذه المشكلة حقًا ، يتم حل AMR”.
يمكنك أن ترى كيف يناقش Shuckla نتائج حدث الرؤية في هذا الندوة عبر الإنترنت ، والتي تم إنتاجها في 27 مارس.
من مقالات موقعهم
المقالات ذات الصلة المتعلقة بالويب
