Najtenší materiál na svete môže zabrániť infekcii implantátu
S hrúbkou iba jedného atómu je grafén najtenším materiálom, aký človek pozná. Vďaka svojej vysokej vodivosti je možné grafén použiť v rôznych elektronických zariadeniach, ako sú obrazovky telefónov a nabíjačky. Nový výskum dopĺňa zoznam použití materiálu, pretože sa zistilo, že tenká vrstva grafénu má antibakteriálny účinok.
Grafén bol nájdený v roku 2002, keď sa odborník na mikroskopicky tenké materiály rozhodol experimentovať s veľmi tenkými vrstvami uhlíka.
Výsledný „supermateriál“ je dnes známy ako jeden z najsilnejších materiálov na svete - v skutočnosti je 200-krát silnejší ako oceľ - a zároveň najtenší.
Vyrobený ako vločky alebo filmy, je grafén elektricky vodivejší ako meď.
Vedci predtým experimentovali s vertikálnym umiestňovaním grafénových vločiek v snahe rozšíriť ich aplikácie.
Zatiaľ čo štruktúrovanie grafénu ako vertikálnych „hrotov“ nie je samo o sebe inovatívne, vedci z Chalmers University of Technology vo švédskom Göteborgu ako prví demonštrujú, že umiestnenie vločiek vertikálne zabíja baktérie a predchádza infekciám v chirurgickom implantáte.
Zistenia - ktoré boli teraz zverejnené v časopise Pokročilé materiálové rozhrania - sú obzvlášť významné vzhľadom na to, že predchádzajúci výskum priniesol protichodné výsledky, pričom niektoré testy preukázali, že ničí baktérie, a iné ponechali baktérie nezranené.
„Zistili sme, že kľúčovým parametrom je vertikálna orientácia grafénu,“ hovorí autor korešpondujúcej štúdie Ivan Mijakovic, profesor na Katedre biológie a biologického inžinierstva na Chalmers University of Technology. „Ak je vodorovná, baktérie sa nepoškodia,“ vysvetľuje.
Ako môže byť grafén prospešný pre implantáty
Podľa Úradu pre kontrolu potravín a liečiv (FDA) sú lekárske implantáty „zariadenia alebo tkanivá, ktoré sú umiestnené vo vnútri alebo na povrchu tela.“ Niektoré z týchto implantátov môžu nahradiť časti tela, napríklad protézy bedrového alebo kolenného kĺbu, alebo môžu jednoducho podporovať dobré fungovanie iných orgánov.
Varovanie FDA, že infekcie často sprevádzajú implantáty - najmä bezprostredne po operácii. Aj keď sa zvyčajne dajú takéto infekcie liečiť vhodnými liekmi, v niektorých prípadoch je nutné implantát úplne odstrániť.
Nový výskum však ukazuje, že umiestnenie grafénových vločiek zvisle na povrch implantátu vytvára „ostnatý“ ochranný štít, ktorý krája baktérie a zabráni im v prichytení.
Dôležité je, že táto ochranná vrstva nepoškodzuje ľudské bunky; ľudské bunky sú 25-krát väčšie ako baktérie. Video nižšie podrobnejšie vysvetľuje, ako fungujú hroty grafénu.
„Grafén má vysoký potenciál pre aplikácie v zdravotníctve,“ hovorí zodpovedná autorka štúdie Jie Sun, docentka na katedre mikrotechnológie a nanovedy na Chalmers University of Technology.
Minimalizácia rizika odmietnutia implantátu, zbytočné používanie antibiotík a ochrana pred infekciou sú iba niektoré z týchto aplikácií.
Varuje však: „Než budeme môcť tvrdiť, že [grafén] je úplne bezpečný, je potrebný ďalší výskum. Okrem iného vieme, že grafén sa nerozkladá ľahko. “
"Chceme zabrániť tomu, aby baktérie vytvorili infekciu." Inak budete možno potrebovať antibiotiká, ktoré by mohli narušiť rovnováhu normálnych baktérií a tiež zvýšiť riziko antimikrobiálnej rezistencie patogénov. “
Prvý autor štúdie Santosh Pandit, Katedra biológie a biologického inžinierstva, Technická univerzita v Chalmers
