Najtanji materijal na svijetu može spriječiti infekciju implantatom
Sa samo jednim atomom debelim grafen je najtanji materijal koji je čovjeku poznat. Zbog visoke provodljivosti, grafen se mogao koristiti u raznim elektroničkim uređajima poput zaslona telefona i punjača. Nova istraživanja dodaju na popis upotreba materijala jer je utvrđeno da tanki sloj grafena djeluje antibakterijski.
Grafen je pronađen 2002. godine, kada je stručnjak za mikroskopski tanke materijale odlučio eksperimentirati s vrlo tankim slojevima ugljika.
Rezultirajući "supermaterijal" sada je poznat kao jedan od najjačih svjetskih materijala - zapravo, 200 puta je jači od čelika - kao i najtanji.
Napravljen u obliku pahuljica ili filmova, grafen je elektroprovodljiviji od bakra.
Prije toga, istraživači su eksperimentirali s postavljanjem grafenskih pahuljica okomito u pokušaju da prošire svoju primjenu.
Iako strukturiranje grafena kao vertikalnih "šiljaka" samo po sebi nije inovativno, znanstvenici sa Sveučilišta Chalmers Technology u Göteborgu u Švedskoj prvi su pokazali da postavljanje pahuljica vertikalno ubija bakterije i sprječava infekcije u kirurškom implantatu.
Nalazi - koji su sada objavljeni u časopisu Napredna sučelja za materijale - posebno su značajni s obzirom na to da su prethodna istraživanja dala proturječne rezultate, a neki testovi pokazuju da uništava bakterije, a drugi ostavljajući bakterije neozlijeđenima.
"Otkrili smo da je ključni parametar orijentacija grafena okomito", kaže autor koodgovarajuće studije Ivan Mijaković, profesor na Odsjeku za biologiju i biološko inženjerstvo na Tehnološkom sveučilištu Chalmers. "Ako je vodoravno, bakterijama se neće naštetiti", objašnjava.
Kako grafen može koristiti implantatima
Prema Upravi za hranu i lijekove (FDA), medicinski implantati su „uređaji ili tkiva koji se postavljaju unutar ili na površinu tijela“. Neki od tih implantata mogu zamijeniti dijelove tijela, poput proteze kuka ili koljena, ili jednostavno mogu podržati dobro funkcioniranje drugih organa.
FDA upozorava da infekcije često prate implantate - posebno odmah nakon operacije. Iako se obično takve infekcije mogu liječiti odgovarajućim lijekovima, u nekim se slučajevima implantat mora potpuno ukloniti.
Međutim, novo istraživanje pokazuje da postavljanje ljuskica grafena okomito na površinu implantata tvori "šiljati" zaštitni štit koji usitnjava bakterije i sprječava njihovo vezivanje.
Važno je da ovaj zaštitni sloj ne šteti ljudskim stanicama; ljudske stanice su 25 puta veće od bakterija. Video u nastavku detaljno objašnjava kako djeluju grafenske šiljke.
"Grafen ima velik potencijal za primjenu u zdravstvu", kaže autor koodgovarajuće studije Jie Sun, izvanredni profesor na Odjelu za mikro tehnologiju i nanoznanost na Tehnološkom sveučilištu Chalmers.
Minimiziranje rizika od odbacivanja implantata, onemogućavanje antibiotika i zaštita od infekcije samo su neke od tih primjena.
Međutim, upozorava, „potrebno je više istraživanja prije nego što možemo tvrditi da je [grafen] potpuno siguran. Između ostalog, znamo da se grafen ne razgrađuje lako. "
“Želimo spriječiti da bakterije stvaraju infekciju. U suprotnom, možda će vam trebati antibiotici, koji bi mogli poremetiti ravnotežu normalnih bakterija, a također povećati rizik od antimikrobne rezistencije od strane patogena. "
Autor prve studije Santosh Pandit, Odjel za biologiju i biološko inženjerstvo, Tehnološko sveučilište Chalmers
