عسل: یک ماده زیستی ضد میکروبی و ترمیم زخم پیشرفته برای کاربردهای مهندسی بافت

عسل از قدیم الایام به دلیل خواص ضد میکروبی و احیا کننده آن برای اهداف پزشکی توسط فرهنگ های مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. مصریان باستان از عسل برای درمان زخم ها استفاده می کردند که به طور تجربی نشان داده شده است که در بهبود و پیشگیری از عفونت ها موثر است [ 1]]. از دیرباز، عسل در طب سنتی مانند سیستم آیورودای هند برای انواع بیماری ها تجویز می شده است. علاوه بر این، اشارات مستقیمی به مصرف عسل در کتاب مقدس (انجیل، امثال 24:13) و در قرآن (16:68-69) وجود دارد، که از "نوشیدنی بیرون آمده از شکم زنبور عسل که در آن شفا وجود دارد، یاد می کند. مردم". استفاده جهانی تاریخی و مداوم از عسل به عنوان یک عامل درمانی به اثر ضد میکروبی قابل توجه و خواص بازسازی بافت آن مربوط می شود.

اگرچه به طور سنتی در درمان زخم و سایر بیماری ها استفاده می شود، ظهور طب مدرن و آنتی بیوتیک ها کاربرد پزشکی آن را کاهش داده است. با این حال، استفاده گسترده از آنتی بیوتیک ها منجر به افزایش قابل توجه عفونت های مقاوم به آنتی بیوتیک در سطح جهان شده است، که تا سال 2050 می تواند منجر به مرگ 10 میلیون نفر در سال در صورت عدم توسعه درمان های جدید شود [2 ، 3 ، 4 ] . پس از آن، کشف و توسعه آنتی بیوتیک های جدید یک اولویت جهانی است. این یک ارزیابی مجدد از استفاده بالینی عسل در ارتباط با آگاهی و درک فزاینده از خواص مواد، ترکیب، و مکانیسم‌های اثر ضد میکروبی عسل را آغاز کرده است. عسل توسط هشت گونه زنبور عسل در جنس Apis تولید می شود که نشان دهنده بخش کوچکی از حدود 15000 گونه زنبور عسل است. با این حال، جمعیت جهانی زنبور عسل غربی ( Apis mellifera )، که در سراسر جهان گسترده است، به دلیل عوامل متعددی از جمله، اما نه محدود به این موارد، در حال کاهش است: تغییرات آب و هوایی، استفاده از آفت کش ها در کشاورزی، اختلال در میکروبیوم تخصصی روده آنها، و شیوع ویروس بال تغییر شکل مرتبط با کنه نابجای انگلی Varroa destructor [ 5 ، 6 ، 7 ، 8 ، 9 ، 10 ]. زنبورهای عسل عسل را از طریق فرآیند پیچیده ای تولید می کنند که با جمع آوری شهد گل (عسل گل یا شکوفه) یا ترشحات غنی از قند از حشرات (عسل عسلک) به عنوان مواد خام شروع می شود. اینها در کندوهایشان ذخیره و پردازش می شوند. زنبورها از طریق ترشح آنزیم‌های خاص برای تجزیه قندها، ترکیبات خود را به آن اضافه می‌کنند و شهد را اصلاح می‌کنند. شهد اصلاح شده بالغ می شود و به عسل تبدیل می شود. عسل یک محلول قندی غلیظ و چسبناک است که به طور کلی شامل فروکتوز (~40%)، گلوکز (~30%)، ساکارز (~5%)، مقادیر کمی دی ساکارید (مانند مالتوز، ایزومالتوز و تورانوز) و آب است. ~ 20٪. شایان ذکر است که این درصدها تنها معرف هستند و به دلیل منابع گیاهی، شهدها و فصول سال می توانند تفاوت اساسی داشته باشند [ 11]]. علاوه بر این، انواع پروتئین ها، اسیدهای آمینه، مواد معدنی، آنزیم ها (به عنوان مثال، گلوکز اکسیداز و اینورتاز)، ویتامین ها و پلی فنل ها نیز وجود دارند [12 ، 13 ، 14 ] . ترکیب و خواص عسل به محیط اطراف کندو و فعالیت متابولیکی زنبورها بستگی دارد. به عنوان مثال، مجموعه شهد می تواند عمدتاً تک گل (تک گونه گیاه) یا چند گل (چند گونه گیاه) باشد که می تواند خواص منحصر به فرد و طعم های متمایز ایجاد کند. اثر ضد باکتریایی عسل بیش از یک قرن پیش توسط ون کتل [ 15 ] گزارش شد و این یافته ها تحقیقات گسترده ای را بر روی عسل در دهه های بعدی انجام داد. اثربخشی فعالیت ضد میکروبی عسل بسته به منبع جغرافیایی و گیاه شناسی آن و شرایط برداشت، فرآوری و نگهداری آن بسیار متفاوت است. به طور مشابه، منبع همچنین عوامل بیوشیمیایی خاصی را تعیین می کند که عسل را با خواص ضد میکروبی و در نتیجه اثربخشی بالینی بر روی گونه های مختلف میکروبی ارائه می کند. فعالیت ضد میکروبی غالب اکثر عسل ها را می توان به تولید پراکسید هیدروژن (H 2 O 2 ) نسبت داد [ 16 ، 17 ، 18 ، 19 ، 20 ، 21 ، 22 ]. وجود آنزیم گلوکز اکسیداز (GOx) برای تولید H 2 O 2 اساسی است و در طول تهیه عسل توسط زنبورها به شهد ترشح می شود. اکسیداسیون آنزیمی گلوکز از طریق GOx باعث تولید اسید گلوکونیک و گونه های H 2 O 2 می شود [ 20 ، 22 ، 23 ، 24 ،25 ، 26 ]. این آنزیم در عسل خام فعالیتی ندارد، به دلیل کمبود آب آزاد، برای شروع مکانیسم ضد میکروبی وابسته به پراکسید، عسل باید رقیق شود. سایر ویژگی های مهم ضد میکروبی که مسئول فعالیت غیر پراکسیدی عسل هستند عبارتند از: محتوای کم آب (اثر اسمزی)، pH پایین (محیط اسیدی)، ترکیبات فنلی، دیفنسین-1 (Def-1) و متیل گلیوکسال (MGO) (در لپتوسپرموم) . عسل مانوکا مشتق شده). عسل عمدتاً به عنوان یک کاربرد موضعی روی زخم هایی که خواص ضد باکتریایی عسل ضروری است استفاده می شود. ویسکوزیته بالای عسل یک مانع هیدراته موثر بین محل زخم و محیط خارجی ایجاد می کند. انواع مختلفی از زخم ها با عسل درمان شده اند، مانند سوختگی، تروما، و زخم های مزمن [ 27 ، 28 ، 29]]. با این حال، روند بهبود زخم مجموعه‌ای پیچیده چندعاملی از رویدادها است که اگر با عفونت یا بیماری‌های خاص (مثلاً دیابت) قطع شود، می‌تواند منجر به ایجاد زخم‌های مزمن، عفونت‌های مکرر، قطع عضو/نجات اندام و تهدیدکننده زندگی شود. شرایط افزایش مقاومت آنتی بیوتیکی مشکل را پیچیده تر می کند و می تواند منجر به مرگ های قابل پیشگیری از عفونت محل زخم و سپسیس شود. پس از آن، نیاز اساسی به گزینه های درمانی جدید وجود دارد. محصولات طبیعی مانند عسل می توانند بخشی از راه حل باشند و نامزدی امیدوارکننده برای ایجاد پانسمان های ضد میکروبی جدید زخم هستند. عسل در ترکیب با پانسمان های سنتی زخم استفاده شده است، اما دارای محدودیت هایی مانند جذب توسط پانسمان، نفوذ ضعیف به محل زخم و اثر ضد میکروبی کوتاه مدت است. تولید کنندگان پانسمان های آغشته شده در تلاش هستند تا مکانیسم تحویل خود را بهبود بخشند. با این حال، محدودیت‌های روش‌های سنتی تحویل عسل به محل زخم، نیاز به مسیرهای نوآورانه زایمان را برجسته کرده است، با روش‌هایی مانند الیاف الکتروریسی و هیدروژل‌ها که به طور فعال بررسی می‌شوند [29 ، 30 ، 31 ، 32 ، 33 .]. این می تواند عسل را قادر سازد تا در تماس مستقیم با بستر زخم باقی بماند و باعث آزادسازی مداوم و طولانی مدت عوامل ضد میکروبی شود. علاوه بر این، نشان داده شده است که وجود گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) مانند H 2 O 2 با تشویق فرآیندهای ترمیم سلولی و بازسازی بافت باعث بهبود بهبود زخم می‌شود [ 20 ، 34 ]. بنابراین، استفاده از عسل، محصولات مشتق شده از عسل و الهام گرفته شده از عسل در کاربردهای مهندسی بافت همراه با سایر مواد زیستی ممکن است استفاده از آن را در موقعیت‌های مختلف بالینی خارج از مراقبت از زخم، که ترکیبی از خواص ضد میکروبی و بازسازی بافت مطلوب است، ممکن سازد. . این بررسی ویژگی‌های اصلی ضد میکروبی و مکانیسم‌های عمل عسل، از جمله فرآیندهای پراکسید و غیر پراکسید، و اثربخشی آن در برابر پاتوژن‌های باکتریایی، قارچی و ویروسی را برجسته می‌کند. نقش عسل در بهبود زخم و بازسازی بافت مورد بحث قرار گرفته است. در نهایت، چالش‌های کلیدی مرتبط با اجرای بالینی عسل و مسیرهای بالقوه آینده برای مواد مبتنی بر عسل و الهام گرفته شده در نظر گرفته می‌شوند.