المواد الحية

تقارن كولومينا الهندسة المعمارية الحديثة بالمضادات الحيوية. وكما أن الاستخدام الواسع النطاق لهذه الأدوية أدى إلى مقاومة المضادات الحيوية، فإن الهندسة المعمارية “خلقت وحوشًا خاصة بها”، كما كتبت المراجعة المعمارية. هناك أدلة على أن أمراض المناعة الذاتية والحساسية والأمراض الاستقلابية، مثل السمنة، تتأثر بالميكروبات التي يتعرض لها الإنسان، وأن تنوع هذه الميكروبات آخذ في التناقص.

وترى أن الهندسة المعمارية يجب أن تكون أشبه بالأمعاء البشرية: مسامية ومتنوعة. لكن جلب الحياة البرية إلى الداخل أمر أسهل من الفعل. يقول بيكيت إن الميكروبات والهندسة المعمارية يمكن أن تشكل اقترانًا غير مستقر. ويحاول المهندسون المعماريون التصميم لتحقيق الدوام والاستقرار، لكن الميكروبات “جامحة”، كما يقول. “إنهم لا يتصرفون دائمًا.”

أحد الأساليب هو دمج الميكروبات البيئية في مواد البناء. ويأمل بيكيت – الذي درس الكيمياء الحيوية وعمل باحثًا في شركة الأدوية البريطانية جلاكسو سميث كلاين قبل أن يصبح مهندسًا معماريًا – أن تتمكن الكائنات الحية الدقيقة الحميدة المدمجة في البيئة المبنية من التغلب على مسببات الأمراض المقاومة للأدوية أو صدها. تشير التقديرات إلى أن مقاومة مضادات الميكروبات تشكل مصدر قلق كبير للصحة العامة⁴ لتورطها في ما يقرب من خمسة ملايين حالة وفاة في عام 2019.

ولمحاولة التغلب على هذه المشكلة، عملت بيكيت مع علماء الأحياء الدقيقة في مشروع يسمى “منافذ المناطق العضوية في التصميم الحيوي المعزز” (NOTBAD).

اختار فريق NOTBAD سلالة مقاومة للميثيسيلين كعامل ممرض نموذجي المكورات العنقودية الذهبية (MRSA) التي يمكن أن تصد العديد من المضادات الحيوية وأصبحت آفة في المستشفيات. وكانت الميكروبات الحميدة التي توصل إليها الفريق عبارة عن سلالات من بكتيريا التربة العصوية الرقيقة التي أظهرت خصائص مضادة للميكروبات في المختبر ويمكنها البقاء على قيد الحياة في الظروف الداخلية الجافة.

وكانت المهمة التالية هي اختيار مادة يمكنها دمج الميكروبات الحميدة. يعتمد عمل بيكيت على مفهوم الإدراك الحيوي: قدرة الكائنات الحية على استعمار المادة. هذه الفكرة، التي تجمع بين علم المواد والبيئة، تعيد صياغة هذا الاستعمار – الطحالب أو الطحالب التي تنمو على نصب حجري، على سبيل المثال – بطريقة إيجابية أو محايدة، بدلا من النظر إليها على أنها عملية مدمرة. يقول بيكيت: «بعض المواد تستقبل النمو الميكروبي»، وهذا ليس بالأمر السيئ بالنسبة له.

المواد الملساء التي تفتقر إلى المسام، مثل الزجاج، ليست قابلة للاستقبال الحيوي بشكل عام. المواد المصنوعة في المختبر، مثل البوليمرات الإسفنجية المملوءة بالماء والتي تسمى الهلاميات المائية، هي مواد قابلة للاستقبال الحيوي للغاية، ولكنها متوفرة فقط في قطع صغيرة، وليست متينة بما يكفي للاستخدام المعماري.

واستكشف فريق NOTBAD العديد من المواد، بما في ذلك البلاستيك المطبوع ثلاثي الأبعاد والألومنيوم وتركيبات مختلفة من الخرسانة كوسيلة للتصنيع. ب. الرقيقة. اختبر الفريق ما إذا كانت الميكروبات قابلة للحياة في كل مادة، ثم قام بتقييم ما إذا كان مركب المادة الميكروبية يصد جرثومة MRSA.

كان أداء المادة ذات الأساس الخزفي أفضل، مما أدى إلى تثبيط نمو العامل الممرض. المادة قوية نسبيًا ولها أسطح خشنة ومسام يمكنها الاحتفاظ بالرطوبة وتكون بمثابة منافذ صديقة للميكروبات.

يمكن استخدام السيراميك الحي لصنع البلاط للاستخدام الداخلي. يقول بيكيت: “إننا نقف في مواجهة البلاط الأبيض المصقول للمختبرات، ونتطلع إلى تحدي ذلك”.

في الوقت الحالي، هذا مجرد دليل على المفهوم. ليس من الواضح ما إذا كان أ ب. الرقيقة سيظل السكان قادرين على البقاء على قيد الحياة طوال عمر المبنى دون صيانة، مثل الماء أو التغذية. ومن غير الواضح أيضًا ما إذا كانت البكتيريا ستتوزع في جميع أنحاء البيئة الداخلية مع مرور الوقت، وإذا حدث ذلك، فهل سيكون ذلك مفيدًا أم ضارًا. وينتشر هذا الميكروب في الهواء الطلق وهو غير ضار لمعظم الناس، ولكن هناك حالات نادرة منه ب. الرقيقة العدوى لدى كبار السن أو الذين يعانون من ضعف المناعة.