Найтонший у світі матеріал може запобігти зараженню імплантатами
Графен товщиною всього в один атом є найтоншим матеріалом, відомим людині. Завдяки своїй високій електропровідності графен можна використовувати в різних електронних пристроях, таких як екрани телефонів та зарядні пристрої. Нові дослідження поповнюють список використання матеріалу, оскільки виявляється, що тонкий шар графена має антибактеріальну дію.
Графен був знайдений у 2002 році, коли фахівець з мікроскопічно тонких матеріалів вирішив експериментувати з дуже тонкими шарами вуглецю.
Отриманий «суперматеріал» зараз відомий як один з найміцніших у світі матеріалів - насправді він у 200 разів міцніший за сталь, а також найтонший.
Графен, виготовлений у вигляді пластівців або плівок, є більш електропровідним, ніж мідь.
Раніше дослідники експериментували з розміщенням графенових пластівців вертикально, намагаючись розширити його застосування.
Хоча структурування графену як вертикальних «колосків» саме по собі не є інноваційним, вчені з Технологічного університету Чалмерса в Гетеборзі, Швеція, першими демонструють, що розміщення пластівців вертикально знищує бактерії та запобігає зараженню в хірургічному імплантаті.
Висновки - які зараз опубліковані в журналі Розширені інтерфейси матеріалів - особливо важливі з огляду на те, що попередні дослідження дали суперечливі результати, деякі тести показали, що вони знищують бактерії, а інші залишають бактерії неушкодженими.
"Ми виявили, що ключовим параметром є вертикальна орієнтація графену", - говорить автор співавторного дослідження Іван Міякович, професор кафедри біології та біологічної інженерії Технологічного університету Чалмерса. "Якщо воно горизонтальне, бактеріям не завдається шкоди", - пояснює він.
Як графен може принести користь імплантантам
За даними Управління з контролю за продуктами та ліками (FDA), медичні імплантати - це "пристрої або тканини, що розміщуються всередині або на поверхні тіла". Деякі з цих імплантатів можуть замінити частини тіла, такі як протезування стегна або коліна, або вони можуть просто підтримувати нормальну роботу інших органів.
FDA застерігає, що інфекції часто супроводжують імплантати - особливо відразу після операції. Хоча зазвичай такі інфекції можна лікувати відповідними ліками, в деяких випадках імплантат доводиться видаляти взагалі.
Однак, нові дослідження показують, що розміщення пластівців графену вертикально на поверхні імплантату утворює «колючий» захисний щит, який нарізає бактерії та запобігає їх прикріпленню.
Важливо, що цей захисний шар не шкодить клітинам людини; клітини людини в 25 разів більші за бактерії. Відео нижче детально пояснює, як працюють колони графена.
"Графен має високий потенціал для застосування в галузі охорони здоров'я", - говорить автор співавторства дослідження Jie Sun, доцент кафедри мікротехнологій та нанонаук Технологічного університету Чалмерса.
Мінімізація ризику відторгнення імплантатів, утворення антибіотиків непотрібними та захист від інфекції - лише деякі з цих застосувань.
Однак він застерігає: "Потрібні додаткові дослідження, перш ніж ми можемо стверджувати, що [графен] цілком безпечний. Крім усього іншого, ми знаємо, що графен не легко розкладається ”.
“Ми хочемо запобігти зараженню бактеріями інфекції. В іншому випадку вам можуть знадобитися антибіотики, які можуть порушити баланс нормальних бактерій, а також підвищити ризик антимікробної резистентності патогенів ”.
Автор першого дослідження Сантош Пандіт, кафедра біології та біологічної інженерії, Технологічний університет Чалмерса
