Grafenul elimină bacteriile rezistente, dar protejează celulele umane
Igiena este esențială pentru obiectele de uz cotidian care vin în contact strâns cu corpul, precum îmbrăcămintea, măștile și periuțele de dinți.
Cercetătorii au descoperit acum modul în care grafenul poate elimina selectiv bacteriile, lăsând celulele umane neafectate. Această descoperire indică o nouă clasă de materiale antibacteriene care ar putea fi sigure pentru oameni și capabile să reducă dependența de antibioticele tradiționale.
Recent, KAIST a anunțat că o echipă de cercetare colaborativă, condusă de profesorul Sang Ouk Kim de la Departamentul de Știința Materialelor și Inginerie și profesorul Hyun Jung Chung de la Departamentul de Științe Biologice, a identificat mecanismul din spatele proprietăților antibacteriene ale grafenului oxid (GO). Acest material constă dintr-un singur strat atomic de carbon cu grupuri de oxigen atașate, conferindu-i capacitatea de a se dispersa bine în apă și de a îndeplini o gamă de funcții.
Până acum, oamenii de știință nu au înțeles pe deplin cum grafenul își exercită efectele antibacteriene. Studiul de față oferă dovezi clare la nivel molecular care explică modul în care acest material funcționează.
Acțiunea antibacteriană selectivă a fost explicată de cercetători ca fiind o „acțiune antibacteriană selectivă”. Grafenul oxid se atașează de membrane bacteriene și le distruge, lăsând celulele umane neafectate. Procesul este similar cu modul în care un magnet se lipește doar de anumite metale.
Această selectivitate provine din grupurile conținând oxigen de pe suprafața grafenului oxid. Aceste grupuri se leagă specific de o moleculă numită POPG, care se găsește în membranele celulelor bacteriene, dar nu în celulele umane. Pe scurt, grafenul oxid identifică o caracteristică unică a bacteriilor, se atașează de aceasta și distruge structura celulară. Membranele celulelor sunt alcătuite din fosfolipide, iar POPG este un tip prezent în principal în bacterii.
Când este aplicat sub formă de nanofibră, acest material a reușit să oprească creșterea unei game largi de bacterii dăunătoare, inclusiv superbugi rezistenți la antibiotice. Testele efectuate pe animale au arătat, de asemenea, că a ajutat la vindecarea rănilor mai repede, fără a provoca inflamații.
Un alt avantaj este durabilitatea. Fibrele realizate cu grafen oxid și-au păstrat proprietățile antibacteriene chiar și după spălări repetate, sugerând un potențial puternic pentru utilizarea în îmbrăcăminte, țesături medicale și alte aplicații practice.
Această tehnologie este deja utilizată în produse de consum. O periuță de dinți antibacteriană din grafen, dezvoltată prin brevete de la startup-ul condus de facultate „Materials Creation Co., Ltd.,” a vândut peste 10 milioane de unități, demonstrând un succes comercial puternic. În plus, GrapheneTex, un material textil care încorporează această tehnologie, a fost folosit în uniforme purtate de echipa de demonstrație de Taekwondo la Jocurile Olimpice de la Paris din 2024. Se așteaptă să apară și în îmbrăcăminte sportivă funcțională la evenimente importante, cum ar fi Jocurile Asiatice din 2026.
Profesorul Sang Ouk Kim a explicat: „Acest studiu este un exemplu de descoperire științifică care explică de ce grafenul poate ucide selectiv bacteriile, rămânând în același timp sigur pentru corpul uman.” El a adăugat: „Prin utilizarea acestui principiu, putem extinde utilizarea dincolo de îmbrăcămintea sigură, fără substanțe chimice dure, către o gamă infinită de aplicații, inclusiv dispozitive purtabile și sisteme textile medicale.”
Descoperirile au fost publicate pe 2 martie în revista Advanced Functional Materials.
Cercetarea a fost, de asemenea, remarcată de Nanowerk, o platformă globală de nanotehnologie, care a prezentat-o ca un „Spotlight” sub titlul „Grafenul oxid distruge bacteriile fără a afecta țesutul uman.”
Acest proiect a fost susținut de programul „Dezvoltarea tehnologiei nano/materialelor (R&D)”, programul „Cercetare de bază individuală” și „Programul de sprijin pentru cercetătorii de mijloc”, toate finanțate de Ministerul Științei și TIC.
