Při síle jednoho atomu je grafen nejtenčím materiálem, jaký člověk zná. Díky své vysoké vodivosti lze grafen použít v různých elektronických zařízeních, jako jsou obrazovky telefonů a nabíječky. Nový výzkum přidává do seznamu použití materiálu, protože tenká vrstva grafenu má antibakteriální účinek.
Grafen byl nalezen v roce 2002, kdy se odborník na mikroskopicky tenké materiály rozhodl experimentovat s velmi tenkými vrstvami uhlíku.
Výsledný „supermateriál“ je nyní známý jako jeden z nejsilnějších materiálů na světě - ve skutečnosti je 200krát silnější než ocel - a také nejtenčí.
Vyrábí se buď jako vločky nebo filmy, grafen je elektricky vodivější než měď.
Vědci dříve experimentovali s vertikálním umístěním grafenových vloček ve snaze rozšířit jejich aplikace.
I když strukturování grafenu jako vertikálních „hrotů“ není samo o sobě inovativní, vědci z Chalmers University of Technology ve švédském Göteborgu jako první prokazují, že umístění vloček vertikálně ničí bakterie a předchází infekcím v chirurgickém implantátu.
Zjištění - která byla nyní publikována v časopise Pokročilá materiálová rozhraní - jsou obzvláště významné vzhledem k tomu, že předchozí výzkum přinesl protichůdné výsledky, přičemž některé testy prokázaly, že ničí bakterie a jiné zanechávají bakterie nepoškozené.
"Zjistili jsme, že klíčovým parametrem je vertikální orientace grafenu," říká spoluautor studie Ivan Mijakovic, profesor na katedře biologie a biologického inženýrství na Chalmers University of Technology. "Pokud je horizontální, bakterie nejsou poškozeny," vysvětluje.
Jak může grafen prospět implantátům
Podle Úřadu pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) jsou lékařské implantáty „zařízení nebo tkáně, které jsou umístěny uvnitř nebo na povrchu těla.“ Některé z těchto implantátů mohou nahradit části těla, jako je protéza kyčelního nebo kolenního kloubu, nebo mohou jednoduše podporovat dobré fungování jiných orgánů.
Upozornění FDA, že infekce často doprovázejí implantáty - zejména bezprostředně po operaci. I když tyto infekce lze obvykle léčit vhodnými léky, v některých případech je nutné implantát úplně odstranit.
Nový výzkum však ukazuje, že umístění grafenových vloček svisle na povrch implantátu vytváří „ostnatý“ ochranný štít, který bakterie krájí a brání jim v připojení.
Důležité je, že tato ochranná vrstva nepoškozuje lidské buňky; lidské buňky jsou 25krát větší než bakterie. Video níže vysvětluje podrobněji, jak fungují grafenové hroty.
„Graphene má vysoký potenciál pro aplikace ve zdravotnictví,“ říká spoluautorka studie Jie Sun, docentka na katedře mikrotechniky a nanověd na Chalmers University of Technology.
Minimalizace rizika odmítnutí implantátu, zbytečné používání antibiotik a ochrana před infekcí jsou jen některé z těchto aplikací.
Varuje však: „Než budeme moci tvrdit, že [grafen] je zcela bezpečný, je zapotřebí dalšího výzkumu. Mimo jiné víme, že grafen se nerozkládá snadno. “
"Chceme zabránit bakteriím v infekci." V opačném případě možná budete potřebovat antibiotika, která by mohla narušit rovnováhu normálních bakterií a také zvýšit riziko antimikrobiální rezistence patogenů. “
První autor studie Santosh Pandit, Katedra biologie a biologického inženýrství, Chalmers University of Technology