چگونه مقاومت میکروبی اثر بایوساید شما را کم می کند!

مقدمه

اصطلاحی که در پزشکی به عنوان مقاوت به آنتی بیوتیک وجود دارد در مورد بایوسایدها و سیستم های صنعتی نیز وجود دارد. اگر شما همیشه از یک بایوساید در مواد شوینده، رنگ ، کاغذ و .. استفاده می کردین اما الان همان بایوساید جوابگوی شما نیست و باعث آلودگی می شود ممکن است به دلیل مقاومت میکروبی باشد. در این مقاله به تفسیر در مورد مقاومت میکروب ها به مواد بایوساید و ضدعفونی کننده و راه حل پیشنهادی می پردازیم.

بایوساید‌ها نقش مهمی در کنترل آلودگی میکروبی در محیط‌های متنوعی مانند تولید محصولات آرایشی بهداشتی ، کولینگ تاورها و سیستم‌های آب صنعتی، فرآوری مواد غذایی و کشاورزی .. دارند. آن‌ها با کشتن یا مهار میکروارگانیسم‌ها؛ محصولات، سطوح و فرآیندها را از فساد میکروبی و خطرات عفونت محافظت می‌کنند. با این حال، استفاده نادرست یا مداوم از یک بایوساید می‌تواند منجر به سازگاری یا مقاومت میکروبی، کاهش اثربخشی بایوسایدی و به طور بالقوه منجر به مقاومت متقاطع با آنتی‌بیوتیک‌ها شود.

توجه:

در رفرنس های معتبر از کلمه Rotation یا “چرخش” برای استفاده از بایوسایدهای مختلف در یک سیستم استفاده می شود، در این مقاله نیز از همین کلمه “چرخش” و “بایوسایدهای چرخشی” استفاده شده است.

همچنین از کلمه “تناوب” برای بایوسایدها استفاده شده است. این کلمه به معنی استفاده مختلف از مواد بایوساید متفاوت در طول زمان است. تناوب به عنوان یک استراتژی برای کاهش مقاومت میکروب ها در کنترل میکروبی یاد می شود.

سازگاری میکروبی و مکانیسم‌های مقاومت میکروب ها :

مکانیسم‌های اصلی مقاومت میکروبی در محیط‌های غیربالینی:

مقاومت میکروبی در محیط‌های غیربالینی مانند محیط‌های صنعتی، کشاورزی، تصفیه آب، فرآوری مواد غذایی و محصولات مصرفی شامل مکانیسم‌های اساسی مشابهی با مکانیسم‌هایی است که در محیط های بالینی مشاهده می شود. با این حال، این مکانیسم‌ها تحت فشارهای محیطی مختلف و با جوامع میکروبی متنوع رخ می‌دهند. مکانیسم‌های کلیدی که میکروب ها از آنها استفاده می کنند تا در برابر بایوساید ها مقاومت کنند، عبارتند از:

کاهش نفوذپذیری

بایوسایدها در بسیاری از مواقع باید جذب سلول میکروب ها شوند تا آنها را از بین ببرند. میکروارگانیسم‌ها می‌توانند غشای سلولی یا لایه‌های بیرونی خود را تغییر دهند تا جذب بایوساید را کاهش دهند. آنها همچنین ممکن است مکان‌های هدف مولکولی داروها یا بایوساید‌ها را تغییر دهند و راندمان اتصال و اثربخشی کشتن را کاهش دهند. به عنوان مثال، تغییرات در کانال‌های پورین در باکتری‌های گرم منفی، نفوذ بایوساید را کاهش می‌دهد.

پمپ‌های خروج فعال

بسیاری از باکتری‌ها از پمپ‌هایی به نام پمپ های ترشح چند دارویی یا پمپ های افلوکس چند دارویی برای دفع فعال بایوساید‌ها از سلول‌های خود استفاده می‌کنند. این پمپ ها در دیواره سلولی میکروب ها وجود دارد و به طور فعال مواد ناخواسته را از درون سلول به بیرون می راند. این پمپ‌ها غلظت درون سلولی عوامل بایوساید را کاهش می‌دهند و علیرغم قرار گرفتن در معرض بایوسایدها ، امکان بقا را برای میکروب ها فراهم می‌کنند. سیستم‌های دفعی مانند AcrAB-TolC در باکتری‌های گرم منفی معمولاً پس از قرار گرفتن در معرض بایوساید‌ها در محیط، بیش از حد بیان می‌شوند.

تشکیل بیوفیلم

بیوفیلم‌ها جوامعی از میکروب‌ها هستند که در مواد پلیمری خارج سلولی (EPS) محصور شده‌اند و آنها را از تنش‌های محیطی، از جمله بایوساید‌ها، محافظت می‌کنند. ماتریکس بیوفیلم به عنوان یک مانع فیزیکی و شیمیایی عمل می‌کند. بایوفیلم، نفوذ بایوساید را کاهش می‌دهد و شیب‌هایی از مواد مغذی، اکسیژن و pH ایجاد می‌کند که اثربخشی بایوساید را کاهش می‌دهد. سلول‌های درون بیوفیلم‌ها می‌توانند حتی بدون مقاومت ژنتیکی، از نظر فنوتیپی مقاوم باشند.

در یک مقاله جامع به بررسی بایوفیلم در سیستم های صنعتی پرداخته ایم ، برای مطالعه بیشتر می توانید کلیک کنید!

غیرفعال‌سازی یا اصلاح آنزیمی

میکروب‌ها می‌توانند آنزیم‌هایی تولید کنند که بایوساید‌ها را تجزیه و  غیرفعال کنند. در حالی که این موضوع بیشتر برای آنتی‌بیوتیک‌ها گزارش شده است، برخی مقاومت‌های آنزیمی به بایوساید‌ها در باکتری‌های محیطی مشاهده شده است. اگرچه این مکانیسم کمتر از مقاومت دفعی ومقاومت بیوفیلمی رایج است.

پاسخ به استرس و سازگاری‌های متابولیکی

میکروب ها وقتی در معرض شرایط ناگوار قرار بگیرند، تحت مکانیزم هایی برای بقا تلاش می کنند و رشد خود را کند می کنند. قرار گرفتن در معرض بایوساید‌ها، سیستم‌های پاسخ به استرس میکروبی را فعال می‌کند؛ که رشد را کند می‌کند، متابولیسم را تغییر می‌دهد و بقا را افزایش می‌دهد. این تغییرات فیزیولوژیکی می‌توانند به طور موقت تحمل بایوساید‌ها را افزایش دهند، به خصوص در شرایط محدودیت مواد مغذی یا شرایط سخت محیطی که در محیط‌های غیربالینی رایج است.

سازگاری ژنتیکی و انتقال افقی ژن

میکروارگانیسم‌ها می‌توانند ژن‌هایی را که صفات مقاومت را ایجاد می‌کنند، از جمله ژن‌هایی که پمپ‌های خروجی و اجزای بیوفیلم محافظ را رمزگذاری می‌کنند، به دست آورند یا جهش دهند. انتقال افقی ژن، این ژن‌ها را در جوامع میکروبی در محیط‌های طبیعی یا صنعتی گسترش می‌دهد. این موضوع باعث ایجاد جوامع میکروبی مقاوم می شود.

• مطالعات نشان می‌دهد که مقاومت به بایوساید‌ها بیشتر تحت دوزهای کم ،( دوز کم به معنی استفاده کمتر از دوز مناسب از یک بایوساید است که باعث مقاوت میکروب ها به آن بایوساید می شود)، اتفاق می افتد.  به دوزهای کم ، دوزهای غیر- کشنده (sub-lethal) می گویند.  میکروب ها یک دوز کم از بایوساید را گرفته در برابر آن مقاومت می کنند و اگر در برابر دوز بیشتر قرار گیرند نیز آسیبی نمی بینند.

• یکی از دیگر عواملی که باعث ایجاد مقاومت میکروبی می شود قرار گرفتن طولانی مدت در معرض یک عامل بایوساید ( یک ترکیب همیشگی) است. این شرایط باعث می شود که جمعیت‌های میکروبی تحت فشار انتخابی باشند و برای مقاومت به آن عامل بایوساید تکامل کنند. فشار انتخابی به این معنی است که در میان جمعیت میکروبها، آنهایی که ژن های مقاوم تری دارند زنده می مانند، تولید مثل می کنند و آنها نسل بعدی جمعیت را  تشکیل می دهند. در زیست شناسی به این پدیده ” انتخاب شدن ”  گفته می شود . باین پدیده باعث می شود،  یک جامعه از میکروب های مقاوم تکامل پیدا کنند و جامعه جدید شامل میکروب های مقاوم به بایوساید می شوند.

در ادامه به راه حل این موضوع و جوانب مختلف آن می پردازیم.

منطق چرخش بایوساید

با توجه به نگرانی‌های مقاومت میکروبی ، بایوساید‌های چرخشی می‌توانند به کاهش فشار انتخابی به نفع سویه‌های مقاوم کمک کنند. ترکیبات بایوسایدی متفاوت با مکانیسم های مختلف میکروب کشی یا طبقه بندی های مختلف شیمیایی، احتمال سازگاری میکروب‌ها با یک ترکیب یا مکانیسم واحد را کاهش می‌دهد. مزایای چرخش عبارتند از:

• باعث اثربخشی بلندمدت برنامه‌های کنترل میکروبی ؛ با جلوگیری از زنده ماندن و رشد سویه‌های مقاوم میکروب ها می شود .
• به حداقل رساندن خطرات مقاومت میکروبی مرتبط با قرار گرفتن مداوم در معرض بایوساید‌ها که به مکانیسم‌های مقاومت آنتی‌بیوتیکی مرتبط است.
• مزایای مفید ترکیب کردن بایوساید‌های اکسیدکننده و غیر اکسیدکننده و فرمولاسیون‌های اسیدی و قلیایی؛ باعث هدف قرار دادن بیوفیلم‌های خاص و جوامع میکروبی می شود.
  

  آیا همیشه از ایزوتیازولین 1.5% استفاده می کردین اما حالا در سیستم تولید خود با مقاوت میکروبی مواجه شدین؟ ما در شرکت دانش بنیان فراسبز با محصولات بایوسایدهای ترکیبی برای شما راه حل داریم.گاماسا V400 و گاماسا V5008 دو تا از محصولات سینرژیک هستند که شامل بایوساید اکسیدکننده و غیراکسید کننده هستند و مقاومت به میکروب ها رو در سیستم شما می شکنند.برای مشاوره و خرید تماس بگیرید.

• امکان استفاده موقت از بایوساید‌های خاص برای هدف قرار دادن میکروارگانیسم‌های مشکل‌ساز وجود دارد؛ سپس می توان به کنترل میکروبی معمول برگشت .

زمان‌بندی و استراتژی‌های چرخش

هیچ فاصله زمانی ثابت جهانی برای چرخش بایوساید‌ها وجود ندارد زیرا به عواملی مانند بار میکروبی، شیمی بایوساید و ملاحظات عملیاتی بستگی دارد. با این حال، شیوه‌ها و تحقیقات نشان می‌دهد:

• فواصل چرخش معمولا از 6 ماه تا 2 سال متغیر است و پیشنهاد می شود بعد از این فاصله زمانی تغییری در ترکیب بایوساید داده شود. استفاده از بایوساید متفاوت و دادن دوزهای شوک؛ حتی در صورت عدم تأیید مقاومت دارویی، به عنوان یک اقدام احتیاطی توصیه می شود.

• نظارت بر جمعیت میکروبی و تغییرات حساسیت از طریق سنجش‌های میکروبیولوژیکی یا روش‌های مولکولی (به عنوان مثال، نظارت بر ATP، qPCR) می‌تواند به شناسایی زمان لازم چرخش برای جلوگیری از ظهور مقاومت کمک کند.

چرخش اغلب شامل استفاده متناوب از بایوساید‌ها با حالت‌های عملکرد متمایز (به عنوان مثال، عوامل اکسیدکننده مانند کلر یا اسید پراستیک در مقابل غیر اکسیدکننده‌ها مانند گلوتارآلدئید یا ایزوتیازولینون‌ها) است.

در شرکت فراسبزآریا جم ، مشتریان ما با برنامه میکروبی و مشاوره های لازم ، محصولاتی را دریافت می کنند که از مقاومت میکروبی جلوگیری کند، برای مثال افرادی که همیشه از متیل ایزوتیازلینون و کلزومتیل ایزوتیازولینون 1.5% به عنوان نگهدارنده استفاده می کنند و الان با مقاومت میکروبی مواجه شده اند می توانند از محصولات سینرژیک ما که شامل چندین نگهدارنده مختلف با مکانسیم های اثر متفاوت است استفاده کنند.

برنامه‌های بایوساید ترکیبی با استفاده از دوزهای متوالی یا مختلط می‌توانند از سازگاری بیوفیلم میکروبی جلوگیری کرده و کنترل را بدون وقفه حفظ کنند.

در محیط‌های بحرانی (به عنوان مثال، مراقبت‌های بهداشتی، فرآوری مواد غذایی) ممکن است چرخش مکرر در کنار نظارت دقیق برای کاهش خطرات سازگاری میکروبی مورد نیاز باشد.

استفاده موقت از بایوساید‌های تخصصی که پاتوژن‌های خاص (به عنوان مثال، لیستریا، سالمونلا) را هدف قرار می‌دهند و به دنبال آن بازگشت به بایوساید‌های معمول برای مدیریت کارآمد شیوع بیماری و عفونت در محیط های حساس توصیه می‌شود.

چالش‌ها و ملاحظات

علیرغم مزایای تئوری، برخی مطالعات نشان داده‌اند که توسعه مقاومت به بایوساید‌ها می‌تواند پیچیده و وابسته به شرایط باشد. قرار گرفتن در معرض دوزهای غیرکشنده اغلب باعث سازگاری می‌شود، بنابراین استفاده از دوز صحیح در کنار  استفاده از بایوسایدهای متفاومت ضروری است.

همچنین، در برخی از کاربردهای صنعتی، استفاده مداوم از بایوساید‌ها بدون تناوب، عملکرد و کنترل خوردگی خوبی را نشان داده است، که تأکید می‌کند تناوب استفاده باید با دقت اعمال شود.

علاوه بر این، استانداردسازی آزمایش حساسیت برای بایوساید‌ها هنوز وجود ندارد در حالی که برای آنتی‌بیوتیک‌ها استانداردهایی تبیین شده است؛ به همین دلیل ارزیابی مقاومت و تصمیم‌گیری‌های زمان‌بندی برای بایوساید ها را پیچیده می‌کند.

تأثیر زیست‌محیطی استفاده بیش از حد از بایوساید‌ها و انتشار مقاومت نیز باید در مدیریت میکروبی پایدار در نظر گرفته شود.

نتیجه‌گیری

استفاده چرخشی از بایوساید‌ها یک رویکرد علمی برای به حداقل رساندن مقاومت میکروبی است. استفاده از بایوسایدهای متناوب و مختلف باعث اثربخشی طولانی‌مدت برنامه‌های کنترل میکروبی می شود. تناوب‌ها باید بر اساس بایوساید‌هایی با مکانیسم‌های عمل مختلف، همراه با نظارت میکروبی برای شناسایی علائم اولیه سازگاری باشد. زمان‌بندی بسیار متفاوت است اما معمولاً هر 6 ماه تا 2 سال یا در پاسخ به سیگنال‌های مقاومت تغییر می‌کند. ترکیب تناوب با سایر شیوه‌های برتر مانند دوز صحیح، تمیز کردن کامل و تریتمنت های هدفمند، مدیریت میکروبی را بهینه می‌کند و در عین حال خطرات مقاومت میکروبی را کاهش می‌دهد.

در یک مقاله جامع مکانیسم های اثر بایوسایدها را بررسی کردیم، بایوسایدها می توانند با تاثیر گذاریهای مختلف میکروب ها را از بین ببرند، می توانید برای اطلاعات بیشتر به این مقاله مراجعه کنید! مروری بر سینرژی 

منابع:

European Commission. Effects of biocides on antibiotic resistance.

O’Reilly P. Reviewing the complexities of bacterial biocide resistance. Nat Commun Microbiol. 2025.

Frontiers in Microbiology. Repeated biocide treatments cause changes to biofilm microbiomes. 2025.

Google Patents. US6866870B2 – Biocide composition and related methods.