ब्राउन यूनिवर्सिटी की एक बायोमेडिकल इंजीनियरिंग टीम ने हाल ही में एक नया स्मार्ट घाव ड्रेसिंग विकसित किया है: एक हाइड्रोजेल सामग्री जो घाव में हानिकारक बैक्टीरिया की उपस्थिति को "समझ" सकती है और केवल विशिष्ट जीवाणु एंजाइमों का पता चलने पर एंटीबायोटिक्स छोड़ती है, इस प्रकार अनावश्यक एंटीबायोटिक उपयोग को कम करते हुए उपचार में तेजी आती है। शोधकर्ताओं ने नए प्रकाशित पशु प्रयोगों और इन विट्रो प्रयोगों में पाया कि सामग्री एक जीवाणुरोधी हाइड्रोजेल ड्रेसिंग से बेहतर है जो वर्तमान में संक्रमण को दूर करने और उपचार को बढ़ावा देने के लिए नैदानिक अभ्यास में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है, और एंटीबायोटिक प्रतिरोध की वैश्विक समस्या से निपटने के लिए एक नई रणनीति बनने की उम्मीद है।
रिपोर्टों के अनुसार, इस स्मार्ट ड्रेसिंग का मूल एक हाइड्रोजेल है जिसे सीधे घाव की सतह पर लगाया जा सकता है, और अंदर एंटीबायोटिक दवाओं से भरा हुआ है। हाइड्रोजेल संरचना लंबी श्रृंखला वाले पॉलिमर और छोटे अणुओं के क्रॉस-लिंकिंग एजेंटों से बनी है। विशिष्ट बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित β-लैक्टामेज़ का सामना करने पर उत्तरार्द्ध ख़राब हो जाएगा, जिससे हाइड्रोजेल की समग्र संरचना ढह जाएगी, जिससे एंटीबायोटिक्स निकल जाएंगे जो कसकर "अंदर सील" हैं। जब ऐसे हानिकारक बैक्टीरिया घाव के वातावरण में मौजूद नहीं होते हैं, तो हाइड्रोजेल स्थिर और बरकरार रहता है, और दवा लीक नहीं होती है, जिससे त्वचा पर स्वस्थ कमेंसल वनस्पतियों के हस्तक्षेप और जोखिम से बचा जा सकता है।
परियोजना की नेता और ब्राउन यूनिवर्सिटी के स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग में प्रोफेसर अनीता शुक्ला ने कहा कि वर्तमान वैश्विक रोगाणुरोधी प्रतिरोध समस्या गंभीर है, और एंटीबायोटिक दवाओं का अधिक "स्मार्ट तरीके से" उपयोग कैसे किया जाए यह महत्वपूर्ण है। उन्होंने बताया कि इस सामग्री की डिज़ाइन अवधारणा "ऑन-डिमांड दवा वितरण" है: केवल जब संक्रमण पैदा करने वाले बैक्टीरिया वास्तव में घाव में मौजूद होते हैं, तो ड्रेसिंग दवा जारी करने की शुरुआत करेगी; संक्रमण की अनुपस्थिति में, दवा हमेशा सीलबंद रहेगी, जिससे स्रोत पर एंटीबायोटिक दवाओं के अति प्रयोग का खतरा कम हो जाएगा।
इन विट्रो प्रयोगों में, अनुसंधान टीम ने पाया कि हाइड्रोजेल सामान्य रोगजनक बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित बीटा-लैक्टामेस के लिए अत्यधिक विशिष्ट था। जब इस एंजाइम का उत्पादन करने में सक्षम हानिकारक बैक्टीरिया परीक्षण वातावरण में मौजूद थे, तो हाइड्रोजेल तेजी से विघटित हो गया और एंटीबायोटिक जारी किया; जब इसमें केवल हानिरहित बैक्टीरिया थे जो एंजाइम का उत्पादन नहीं करते थे, तो हाइड्रोजेल बरकरार रहा और लंबे समय तक संपर्क में रहने से प्रतिरोध का महत्वपूर्ण विकास नहीं हुआ। शोधकर्ता इस बात पर जोर देते हैं कि यह "एंजाइम-संवेदनशील" प्रतिक्रिया तंत्र यह सुनिश्चित करने में मदद करता है कि दवाएं केवल तभी हस्तक्षेप करती हैं जब वास्तव में जरूरत होती है।
शोध से यह भी पता चलता है कि सामग्री सीलिंग दवाओं में उच्च स्थिरता प्रदर्शित करती है। ट्रिगर की अनुपस्थिति में, एंटीबायोटिक मुश्किल से हाइड्रोजेल से लीक होता है, और दवा केवल तभी केंद्रित होती है जब बीटा-लैक्टामेज संरचना को बाधित करने के लिए पर्याप्त उच्च स्तर तक पहुंच जाता है। शुक्ला ने कहा कि यह सुविधा न केवल दवा देने के समय को नियंत्रित करने में मदद करती है, बल्कि कई बार ड्रेसिंग में बदलाव की आवश्यकता को कम करने, नैदानिक उपयोग की सुविधा प्रदान करने की भी उम्मीद है।
माउस प्रयोगों में, अनुसंधान टीम ने इस स्मार्ट हाइड्रोजेल को घर्षण संक्रमण वाले चूहों के घावों पर लगाया और केवल एक आवेदन के साथ जीवाणु संक्रमण को पूरी तरह से साफ कर दिया। इसकी तुलना में, वर्तमान में चिकित्सकीय रूप से व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली एक जीवाणुरोधी ड्रेसिंग बैक्टीरिया को हटाने और घाव भरने की गति के मामले में नई सामग्री जितनी अच्छी नहीं है। अध्ययन के नतीजे बताते हैं कि यह नई ड्रेसिंग स्थानीय संक्रमण को अधिक प्रभावी ढंग से नियंत्रित कर सकती है और त्वचा बाधा कार्य को अधिक तेज़ी से बहाल करने में मदद कर सकती है।
वैज्ञानिक समुदाय के बीच इस बात को लेकर व्यापक चिंता है कि अगर एंटीबायोटिक के दुरुपयोग को कम करने के लिए कदम नहीं उठाए गए तो दवा-प्रतिरोधी संक्रमण मध्य सदी तक प्रति वर्ष लगभग 10 मिलियन मौतों से जुड़ा हो सकता है। अध्ययनों का अनुमान है कि हर साल दुनिया भर में दस लाख से अधिक लोग एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी संक्रमण से मर जाते हैं। इस पृष्ठभूमि के खिलाफ, इस अध्ययन में प्रस्तावित "ऑन-डिमांड प्रतिक्रिया" स्मार्ट हाइड्रोजेल चिकित्सीय प्रभावों और दवा प्रतिरोध की रोकथाम और नियंत्रण को संतुलित करने के लिए एक नया तकनीकी मार्ग प्रदान करता है।
पेपर के लेखकों ने सारांश में लिखा है कि यह स्मार्ट हाइड्रोजेल, जो बैक्टीरिया एंजाइमों के प्रति संवेदनशील है, जब बीटा-लैक्टामेज़ का उत्पादन करने वाले रोगजनक बैक्टीरिया का पता लगाया जाता है, तो एंटीबायोटिक दवाओं को तुरंत जारी कर सकता है, जिससे गैर-संक्रामक अवस्था में स्वस्थ सूक्ष्मजीवों और ऊतकों के एंटीबायोटिक दवाओं के संपर्क को कम करते हुए संक्रमणों को "ऑन-डिमांड कीटाणुरहित" किया जा सकता है। वर्तमान में, अनुसंधान टीम ने इस सामग्री के लिए पेटेंट के लिए आवेदन किया है और प्रौद्योगिकी का अनुकूलन करना और भविष्य के नैदानिक अनुप्रयोग और व्यावसायीकरण की दिशा में इसके विकास को बढ़ावा देना जारी रखा है।
यह शोध परिणाम, जिसका शीर्षक है, "संक्रमित घावों में एंटीबायोटिक दवाओं की ट्रिगर डिलीवरी के लिए बैक्टीरियल एंजाइम-रेस्पॉन्सिव हाइड्रोजेल," मार्च 2026 में साइंस एडवांसेज जर्नल में प्रकाशित हुआ था। शोध को डॉ. राल्फ और मैरियन फॉक मेडिकल रिसर्च फाउंडेशन द्वारा वित्त पोषित किया गया था।