Самый тонкий в мире материал может предотвратить заражение имплантата
При толщине всего в один атом графен является самым тонким материалом, известным человеку. Благодаря своей высокой проводимости графен может использоваться в различных электронных устройствах, таких как экраны телефонов и зарядные устройства. Новое исследование пополнило список применений материала, так как было обнаружено, что тонкий слой графена обладает антибактериальным эффектом.
Графен был открыт в 2002 году, когда специалист по микроскопически тонким материалам решил поэкспериментировать с очень тонкими слоями углерода.
Полученный в результате «сверхматериал» теперь известен как один из самых прочных материалов в мире - фактически, он в 200 раз прочнее стали, - а также как самый тонкий.
Графен, сделанный в виде хлопьев или пленок, обладает большей электропроводностью, чем медь.
Ранее исследователи экспериментировали с размещением хлопьев графена вертикально, чтобы расширить область его применения.
Хотя структурирование графена в виде вертикальных «шипов» само по себе не является инновационным, ученые из Технологического университета Чалмерса в Гетеборге, Швеция, первыми продемонстрировали, что размещение чешуек вертикально убивает бактерии и предотвращает инфицирование хирургического имплантата.
Результаты, которые теперь опубликованы в журнале Интерфейсы Advanced Materials - особенно важны, учитывая, что предыдущие исследования дали противоречивые результаты: одни тесты показали, что он уничтожает бактерии, а другие оставляют бактерии невредимыми.
«Мы обнаружили, что ключевым параметром является вертикальная ориентация графена», - говорит автор исследования Иван Миякович, профессор кафедры биологии и биологической инженерии Технологического университета Чалмерса. «Если он расположен горизонтально, бактерии не пострадают», - объясняет он.
Как графен может принести пользу имплантатам
Согласно Управлению по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), медицинские имплантаты - это «устройства или ткани, которые размещаются внутри или на поверхности тела». Некоторые из этих имплантатов могут заменять части тела, например протезы бедра или колена, или просто поддерживать нормальное функционирование других органов.
FDA предупреждает, что имплантаты часто сопровождаются инфекциями, особенно сразу после операции. Хотя обычно такие инфекции можно лечить соответствующими лекарствами, в некоторых случаях имплантат приходится удалять полностью.
Однако новое исследование показывает, что размещение чешуек графена вертикально на поверхности имплантата образует «шипастый» защитный экран, который рассекает бактерии и предотвращает их прикрепление.
Важно отметить, что этот защитный слой не вредит клеткам человека; клетки человека в 25 раз больше бактерий. Видео ниже более подробно объясняет, как работают графеновые шипы.
«Графен обладает большим потенциалом для применения в области здравоохранения», - говорит автор исследования Цзе Сун, доцент кафедры микротехнологий и нанонаук Технологического университета Чалмерса.
Сведение к минимуму риска отторжения имплантата, устранение необходимости в антибиотиках и защита от инфекций - это лишь некоторые из этих приложений.
Однако он предупреждает, что «необходимы дополнительные исследования, прежде чем мы сможем утверждать, что [графен] полностью безопасен. Помимо прочего, мы знаем, что графен нелегко разлагается ».
«Мы хотим предотвратить заражение бактериями. В противном случае вам могут потребоваться антибиотики, которые могут нарушить баланс нормальных бактерий, а также повысить риск устойчивости патогенов к противомикробным препаратам ».
Автор первого исследования Сантош Пандит, факультет биологии и биологической инженерии, Технологический университет Чалмерса
