دراسة أولية حول أغشية كيتوزان مضادة للميكروبات ومستدامة لحفظ الحجر: فعالية مركبات نباتية على أحجار البازلت الباروكية من جنوب شرق صقلية

إنقاذ الحجر التاريخي من غزاة صامتين

تتوهج الكنائس والقصور والساحات في جنوب أوروبا غالبًا بحجر جيري شاحب، لكن عند الاقتراب قد تظهر على أسطحها أفلام داكنة من البكتيريا وأشكال حياة دقيقة أخرى. لطالما واجه المحافظون هذه البقع «الحية» بمواد كيميائية قاسية قد تضر الناس والبيئة وأحيانًا الحجر نفسه. تستكشف هذه الدراسة نهجًا ألطف وأكثر استهدافًا لإبعاد الميكروبات باستخدام شرائح رقيقة مؤقتة مصنوعة من مواد طبيعية.

لماذا تشكل الميكروبات مشكلة للحجر

يُستخدم الحجر الجيري على نطاق واسع في النُصُب لأنه سهل النحت ومتوافر محليًا، لكن طبيعته المسامية تجعله عرضة للتلف. يلعب الماء والتلوث وتقلبات الحرارة أدوارًا، ومع ذلك تكون الكائنات المجهرية مزعجة بشكل خاص. يمكن للبكتيريا والطحالب والفطريات والطحالب اللاقحة أن تستقر في المسام والبقع الخشنة، مكونة أفلامًا وقشورًا ملونة تضعف الحجر ببطء. في وادي نوتو بصقلية، المدرج ضمن قائمة التراث العالمي لليونسكو، تتعرض ثلاثة أنواع من الحجر الجيري المحلي لهذا النوع من الهجوم البيولوجي البطيء بشكل خاص.

من المواد الكيميائية القاسية إلى مساعدات طبيعية

اعتمد المحافظون تقليديًا على مبيدات حيوية كيميائية قوية، بما في ذلك الكحول والأملاح الصناعية، لإزالة هذا النمو. تعمل هذه المنتجات، لكنها قد تبقى في البيئة، وتسبب تهيجًا للعاملين، بل وتشجع الميكروبات أحيانًا على تطوير مقاومة. استجابةً لتشديد القواعد الأوروبية وتزايد الوعي بهذه المخاطر، يتجه الباحثون إلى مواد مشتقة من النباتات مثل الزيوت العطرية. يمكن لمركبات مثل الثيمول من الزعتر والليمونين من قشور الحمضيات أن تعطل أغشية الميكروبات، ومع ذلك تتحلل بسهولة أكبر وتكون أقل ضررًا عمومًا عند استخدامها بعناية. التحدي هو أنها تتبخر بسرعة، لذلك يكون تأثيرها على أسطح الحجر قصير الأمد عادة.

«ضمادة» طبيعية قابلة للإزالة للحجر

صمم فريق هذه الدراسة نظام توصيل يعتمد على الكيتوزان، وهو بوليمر حيوي مستخرج من قشور القشريات. صبوا أغشية رقيقة من الكيتوزان وأدمجوا فيها إما الثيمول أو الليمونين بتركيزات مختلفة. من المفترض وضع هذه الشرائح المرنة فوق أسطح الحجر لفترة محدودة، فتعمل كضمادة تحافظ على المركبات الطبيعية قريبة من الميكروبات بينما تمنع تشبع الحجر بالماء. بعد المعالجة، تُقشر الغشاء بعيدًا دون أن يترك طلاء دائمًا. أكد الباحثون أولًا، باستخدام تقنيات مخبرية، أن الثيمول والليمونين تم دمجهما بنجاح في الكيتوزان وأن الأغشية ذات سمك وبنية سطحية وسلوك تبلل مناسبة للاستخدام على الحجر.

اختبار الفاعلية على الميكروبات والحجر الحقيقي

اختبر العلماء بعد ذلك مدى قدرة الأغشية على وقف نمو الإشريكية القولونية، وهي بكتيريا مخبرية معيارية استخدمت هنا كنموذج أولي لميكروبات مستوطنة على الحجر. لم تظهر شرائح الكيتوزان البسيطة أي تأثير، لكن إضافة الليمونين أنتجت منطقة مضادة للبكتيريا معتدلة زادت مع الجرعة الأعلى. كان الثيمول أكثر نشاطًا بكثير: أغشية تحتوي على 4 بالمئة و6 بالمئة ثيمول أحدثت مناطق واضحة كبيرة حولها وحافظت على هذا التأثير حتى شهرين، على الرغم من الطابع المتطاير للمركب. تقدم الفريق خطوة أخرى بتطبيق الأغشية على كتل صغيرة من الأنواع الثلاثة من الحجر الجيري الصقلي التي تم تلقيحها صناعيًا بالإشريكية القولونية. مرة أخرى، قضت الأغشية الغنية بالثيمول، خاصة بنسبة 6 بالمئة، تمامًا على نمو البكتيريا في جميع أنواع الحجر، بينما عمل الليمونين في بعض الحالات وعند تركيز أعلى فقط. أثرت بنية الحجر وملمسه ومساميته على مدى نجاح المعالجة، ما يؤكد أن وصفة واحدة لن تصلح لكل نصب تذكاري.

ماذا يعني هذا لمستقبل الحفظ

لغير المتخصصين، الرسالة الأساسية هي أن من الممكن حماية المباني الحجرية الثمينة بشرائح مؤقتة قابلة للفقع محملة بمكونات مضادة للميكروبات من أصل نباتي بدلًا من الاعتماد على مواد كيميائية عدوانية. لا تدعي هذه الدراسة التجريبية أنها وجدت الصيغة المثالية، ولا تحل محل الاختبار الدقيق في الموقع الذي تتطلبه الآثار الحقيقية. لكنها تُظهر أن أغشية الكيتوزان المعززة بالثيمول يمكن أن توفر تأثيرًا مضادًا للبكتيريا يمكن التحكم به وطويل الأمد مع بقاء الغشاء قابلاً للإزالة وربما ألطَف لكل من الحجر والبيئة. مع مزيد من التنقيح والاختبارات على مواقع التراث الفعلية ومجتمعاتها الميكروبية الأصلية، قد تصبح مثل هذه الأغشية إضافة مفيدة إلى أدوات المحافظ لحماية تراثنا الحجري المشترك.

الاستشهاد: Cirone, M., Galiano, F., Bellizzi, D. et al. Pilot study on sustainable antimicrobial chitosan-membranes for stone conservation: efficacy of natural compounds on baroque limestones from southeastern Sicily. npj Herit. Sci. 14, 302 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02468-w

الكلمات المفتاحية: حفظ الحجر, التراث الثقافي, غشاء كيتوزان, زيوت عطرية, علاج مضاد للميكروبات