أسفنجات نانوية هجينة مخدَّمة بنحاس ومُفعَّلة بمستخلص Aplysina aerophoba لأداء حيوي معزَّز

من إسفنج البحر إلى مادة تقاوم الجراثيم

المقاومة للمضادات الحيوية تحوّل الإصابات التي كانت بسيطة سابقاً إلى تهديدات طبية خطيرة، ما يدفع العلماء للبحث عن طرق جديدة لوقف الميكروبات الضارة. في هذه الدراسة، لجأ الباحثون إلى حليف غير متوقع: إسفنج بحري أصفر ساطع يُدعى Aplysina aerophoba. عبر دمج مستخلص كيميائي من هذا الإسفنج مع النحاس، ابتكروا جزيئات مسامية صغيرة — «أسفنجات نانوية» — قادرة على تثبيط نمو عدة بكتيريا ممرِضة في المختبر بقوة، وباستخدام عملية بسيطة وصديقة للبيئة.

كنز طبيعي تحت الأمواج

يُعد Aplysina aerophoba إسفنجاً أنبوبياً ينمو على السواحل الصخرية في شرق المحيط الأطلسي والبحر الأبيض المتوسط. لطالما عرف العلماء أنه غني بجزيئات غير عادية تساعد الإسفنج على الدفاع عن نفسه ضد المفترسات والميكروبات الغازية وحتى التغيرات الخلوية المشابهة للسرطان. تظهر بعض هذه المركبات تأثيرات واعدة ضد الأورام وفي إصلاح الأنسجة. وبما أن الإسفنج يمكن الآن تربيته في البحر بدلاً من حصاده من البرية، فإنه يوفر مصدراً متجددًا للمواد الخام النشطة حيوياً لتقنيات طبية جديدة.

بناء أسفنجات صغيرة غنية بالنحاس

بدلاً من استخدام بروتينات أو إنزيمات منقاة، عمل الفريق مباشرة مع مستخلص خام مذاب في الميثانول من الإسفنج. أضافوا كمية صغيرة من هذا المستخلص إلى محلول ملحي يحتوي على أيونات النحاس، تحت ظروف مائية معتدلة تشبه سوائل الجسم. مع تقدّم التفاعل، تشكّلت جسيمات زرقاء شبيهة بالإسفنج وترسّبت. كشفت الميكروسكوبات أن هذه الجسيمات تتكوّن من الكثير من الصفائح الصغيرة الشبيهة بالبتلات المجمعة في مجموعات مسامية على شكل أزهار على المقاييس الميكرو والنانوية. أظهرت اختبارات إضافية أن النحاس وعناصر أخرى من مستخلص الإسفنج موزعة بالتساوي عبر البنية، وأن المادة بلورية، مع وحدات بنائية لا يزيد عرضها عن عشرات النانومترات.

اختبار القدرة المضادة للأكسدة والتحكم بالجراثيم

تساءل الباحثون بعد ذلك عن كيفية تصرُّف هذه الأسفنجات النانوية على المستوى البيولوجي. باستخدام اختبار معياري يقيس مدى قدرة مادة ما على تعطيل الجزيئات غير المستقرة الضارة المعروفة بالجذور الحرة، وجدوا أن الأسفنجات النانوية النحاسية نفسها لم تُظهر أي نشاط مضاد للأكسدة تقريباً. بالمقابل، أبدى المستخلص الأصلي للإسفنج قدرة متواضعة على إخماد هذه الجذور، وأظهر مضاد أكسدة معروف مبني على فيتامين حماية أقوى بكثير. يشير ذلك إلى أنه بمجرد ربط جزيئات مضادات الأكسدة ضمن الإطار القائم على النحاس، تصير غير متاحة إلى حد كبير، وأن النحاس قد يدفع المادة نحو سلوك أكثر تفاعلية بدلاً من الحماية.

إيقاف البكتيريا في المختبر

ما تميزت به الأسفنجات النانوية النحاسية فعلياً هو قدرتها على إبطاء أو إيقاف نمو البكتيريا الضارة. اختبر الفريق تأثيرها على نوع موجب لصبغة غرام، Staphylococcus aureus — وهو سبب شائع لالتهابات الجلد والجروح — وأربعة أنواع سالبة لصبغة غرام، من بينها Escherichia coli وSalmonella enterica، التي يمكن أن تتسبب في أمراض معوية خطيرة. كان مستخلص الإسفنج الخام وحده بلا تأثير تقريباً، وبدا أنه يثبط سلالة واحدة بشكل طفيف عند جرعات مرتفعة جداً. على النقيض، أنتجت الأسفنجات النانوية المحمّلة بالنحاس مناطق واضحة لا تنمو فيها البكتيريا، وكانت فعّالة بتراكيز أقل حتى 64 مرة من المستخلص. لوحظت أقوى التأثيرات ضد S. aureus وAeromonas hydrophila. الأسباب المحتملة تتضمن تعطيل أيونات النحاس للغشاء الخارجي للبكتيريا وتشجيع تكوّن أنواع أكسجين تفاعلية جداً تُلحق الضرر بالجزيئات الحيوية داخل الخلايا.

الوعد والاحتياطات للاستخدامات المستقبلية

بشكل عام، تُظهر الدراسة أن عملية بسيطة ومنخفضة الطاقة «خضراء» يمكن أن تحول مستخلص إسفنج بحري مزروع وملح نحاس شائع إلى مادة مستقرة ذات أداء مضاد للجراثيم قوي. للمتخصص غير الخبير، الرسالة الأساسية هي أن هذه الأسفنجات النانوية الهجينة تعمل كمنظفات مجهرية تخترق البكتيريا الضارة، بينما تُصنع من مكونات متجددة ورخيصة نسبياً. في الوقت نفسه، يشير المؤلفون إلى أن الجسيمات النحاسية قد تكون سامة بمستويات عالية وقد تثير مخاوف بيئية إذا أُطلقَت دون ضوابط. قبل استخدام مثل هذه المواد في ضمادات الجروح أو الطلاءات أو أنظمة توصيل الأدوية، ستحتاج السلامة والمتانة والسلوك طويل الأمد في الجسم والبيئة إلى دراسات دقيقة. ومع ذلك، يقدم هذا العمل منصة إثبات مفهوم لتصميم مواد مقاوِمة للجراثيم من الجيل التالي مبنية على كيمياء البحر.

الاستشهاد: Demirbas, A., Karsli, B., Uras, I.S. et al. Copper doped hybrid nanosponges functionalized with Aplysina aerophoba extract for enhanced bioactive performance. Sci Rep 16, 7854 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39547-8

الكلمات المفتاحية: مواد بيولوجية من إسفنج البحر, أسفنجات نانوية نحاسية, مواد نانوية مضادة للميكروبات, تكنولوجيا نانوية خضراء, Aplysina aerophoba