AFM: Антибактериальные поверхности из графена уничтожат 99,9% патогенов

Графен, обладающий сильными бактерицидными свойствами, может помочь в борьбе с бактериями, устойчивыми к антибиотикам. Раньше не было эффективных способов контролировать эти свойства графена и использовать его потенциал в здравоохранении.

Исследователи из Технологического университета Чалмерса (Швеция) решили эту проблему. Они использовали технологию, применяемую в обычных магнитах для холодильника, и создали ультратонкую акупунктурную поверхность. Она может служить покрытием для катетеров и имплантатов и убивать 99,9% бактерий на поверхности.

Инфекции, связанные с оказанием медицинской помощи — серьёзная проблема во всём мире. Они вызывают страдания пациентов, требуют больших затрат на здравоохранение и повышают риск устойчивости к антибиотикам.

Большинство инфекций возникает из-за использования медицинских технологий: катетеров, протезов, имплантатов. Через чужеродную поверхность бактерии попадают в организм. Исследователи из Технологического университета Чалмерса изучают, как графен может помочь бороться с устойчивостью к антибиотикам и инфекциями. Ранее они показали, что вертикально расположенные хлопья графена не дают бактериям прикрепляться к подложке. Бактерии разрезаются об острые чешуйки графена и погибают.

Мы создаём ультратонкий антибактериальный материал на основе графена. Его можно наносить на любые поверхности, включая медицинские устройства и имплантаты. Это поможет избежать попадания бактерий.

Графен не позволяет бактериям прикрепляться к поверхности. У этого материала есть ещё одно преимущество: он не повышает устойчивость бактерий к антибиотикам, в отличие от других химических альтернатив, — рассказал Иван Миякович — профессор системной биологии в Технологическом университете Чалмерса и один из авторов исследования.

Убивает 99,99% бактерий на поверхности

Исследователи столкнулись с проблемой: они не могут контролировать направление ориентации графеновых хлопьев. Из-за этого материал нельзя нанести на поверхности, которые используются в медицинских приборах.

Раньше бактерицидные свойства графена можно было контролировать только в одном направлении — направлении потока в процессе производства. Но учёные из Чалмерса совершили прорыв в этой области.

Мы научились контролировать воздействие графена сразу по нескольким направлениям и равномерно его ориентировать.

Благодаря этому методу, графеновые нанопластины можно интегрировать в медицинские пластиковые поверхности. В результате получается антибактериальное покрытие, которое уничтожает 99,9% бактерий.

Это позволит более гибко производить медицинские устройства для борьбы с бактериями с использованием графена, — говорит Роланд Кадар, профессор реологии в Технологическом университете Чалмерса.

Беспрецедентная эффективность за счет управления магнитными полями

Исследователи расположили магниты по кругу так, чтобы магнитное поле внутри массива было направлено прямо. Благодаря этому графен равномерно ориентировался, а поверхности любой формы получали мощный бактерицидный эффект.

Этот метод описан в журнале Advanced Functional Materials и называется «массив Хальбаха». Он похож на технологию, которая используется в магнитах для холодильника: магнитное поле усиливается и становится равномерным внутри массива, но при этом с другой стороны оно ослабляется.

Метод массива Хальбаха впервые помог сориентировать графен в полимерном нанокомпозите. Теперь мы хотим внедрить графеновые пластины в сферу здравоохранения, чтобы уменьшить количество больничных инфекций, облегчить страдания пациентов и решить проблему устойчивости к антибиотикам, — говорит Виней Гай из Технологического университета Чалмерса.

Эта технология может применяться в разных областях: батареи, суперконденсаторы, сенсоры и упаковочные материалы.

По словам Роланда Кадара, эта технология открывает новые возможности для выравнивания материалов и проектирования наноструктур.

24.09.2024