Grafénový antibakteriálny mechanizmus a aplikácia

Ústna dutina je komplexný mikroekosystém s viac ako 23 000 druhmi baktérií, ktoré ju kolonizujú.V určitých situáciách môžu tieto baktérie priamo spôsobiť ochorenia ústnej dutiny a dokonca ovplyvniť celkové zdravie. Používanie antibiotík však predstavuje rôzne problémy, vrátane rýchlej degradácie liečiva, uvoľňovania a rozvoja rezistencie na antibiotiká. V posledných rokoch sa ťažisko výskumu posunulo smerom k vývoju kompozitných materiálov s vynikajúcimi antimikrobiálnymi vlastnosťami s využitím nanomateriálov. V súčasnosti sa na trhu bežne používajú antibakteriálne materiály na báze iónov nanostriebra a antibakteriálne materiály na báze grafénu.V tomto článku predstavíme grafénový antibakteriálny mechanizmus a aplikáciu v priemysle zubných kefiek.

 

Grafén je dvojrozmerný uhlíkový nanomateriál zložený z atómov uhlíka usporiadaných do hexagonálnej mriežky s hybridizovanými orbitálmi sp2.Jeho deriváty zahŕňajú grafén (G), oxid grafénu (GO) a redukovaný oxid grafénu (rGO). Majú unikátne trojrozmerné povrchové chemické štruktúry a ostré štruktúry fyzikálnych hrán. Výskum preukázal vynikajúce antibakteriálne vlastnosti a biokompatibilitu grafénu, ako aj jeho derivátov. Okrem toho slúžia ako ideálne nosiče pre antimikrobiálne látky, vďaka čomu sú veľmi sľubné pre rôzne aplikácie v orálnych antimikrobiálnych oblastiach.

Výhodygrafénové antibakteriálne materiály

1. Bezpečnosť a šetrnosť k životnému prostrediu, netoxické: Dlhodobé používanie nanostriebra môže vyvolať obavy o bezpečnosťpotenciálnej akumulácie a migrácie. Vysoké koncentrácie striebra môžu byť veľmi škodlivé pre ľudí a cicavce, pretože sa môže dostať do mitochondrií, embryí, pečene, obehového systému a iných častí tela prostredníctvom dýchania. Štúdie ukázali, že častice nanostriebra vykazujú silnejšiu toxicitu v porovnaní s inými kovovými nanočasticami, ako je hliník a zlato. V dôsledku toho si Európska únia zachováva opatrný postoj, pokiaľ ide o aplikáciu antimikrobiálnych materiálov nanostriebra.Na rozdiel od tohoantimikrobiálne materiály na báze grafénu využívajú viaceré synergické fyzikálne sterilizačné mechanizmy, ako sú napríklad „nanonože“. Môžu úplne zničiť a inhibovať rast baktériíbez akejkoľvek chemickej toxicity. Tieto materiály sa hladko integrujú s polymérnymi materiálmi, aby sa zabezpečiložiadne odlúčenie alebo migrácia materiálu. Bezpečnosť a stabilita materiálov na báze grafénu sú dobre zaručené. Napríklad v praktických aplikáciách produktov PE (polyetylénové) fólie/sáčky na konzerváciu potravín na báze grafénu získali certifikáciu zhody s potravinárskou kvalitou podľa nariadenia (EÚ) 2020/1245 v Európskej únii.
2. Dlhodobá stabilita: Materiály na báze grafénu vykazujú vynikajúcu stabilitu a trvanlivosťdlhotrvajúci antimikrobiálny účinok viac ako 10 rokov. To zaisťuje, že ich antimikrobiálne vlastnosti zostanú účinné počas dlhšieho obdobia používania, vďaka čomu sú vhodné na dlhodobé aplikácie v produktoch ústnej hygieny.
3. Biokompatibilita a bezpečnosť:Grafén ako dvojrozmerný materiál na báze uhlíka vykazuje vynikajúcu biokompatibilitu a bezpečnosť. Je kompatibilný s rôznymi materiálmi na báze živice a môže sa bezpečne používať v produktoch ústnej hygieny bez toho, aby spôsoboval akékoľvek nepriaznivé účinky na tkanivá ústnej dutiny alebo celkové zdravie.
4. Širokospektrálna aktivita:Materiály na báze grafénu vykazujú širokospektrálnu antimikrobiálnu aktivitu,schopné zasiahnuť široké spektrum baktériívrátane grampozitívnych aj gramnegatívnych kmeňov. Ukázaliantibakteriálne účinky 99,9 %proti Escherichia coli, Staphylococcus aureus a Candida albicans. Vďaka tomu sú všestranné a použiteľné pri rôznych ochoreniach ústnej dutiny.

 

Antibakteriálny mechanizmus grafénu je nasledovná:

Antibakteriálny mechanizmus grafénubol dôkladne študovaný medzinárodným tímom spolupráce. Vrátane výskumníkov z Čínskej akadémie vied, IBM Watson Research Center a Columbia University. Dosiahli významný pokrok v štúdiu molekulárnych mechanizmov interakcie medzi grafénom a bakteriálnymi bunkovými membránami. Nedávne články na túto tému boli publikované v časopise „Nature Nanotechnology“.

Podľa výskumu tímu má grafén schopnosť narúšať bakteriálne bunkové membrány, čo vedie k úniku intracelulárnych látok a smrti baktérií. Tento objav naznačuje, že grafén by mohol potenciálne slúžiť ako neodolné fyzikálne „antibiotikum“. Štúdia ďalej odhaľuje, že grafén sa nielen vkladá do membrán bakteriálnych buniek, čo spôsobuje rezy, ale tiež extrahuje molekuly fosfolipidov priamo z membrány, čím narušuje štruktúru membrány a zabíja baktérie. Experimenty s elektrónovou mikroskopiou poskytli priamy dôkaz rozsiahlych dutých štruktúr v membránach bakteriálnych buniek po interakcii s oxidovaným grafénom, čo podporuje teoretické výpočty. Tento fenomén extrakcie molekúl lipidov a narušenie membrány ponúka nový molekulárny mechanizmus na pochopenie cytotoxicity a antibakteriálnej aktivity nanomateriálov. Uľahčí tiež ďalší výskum biologických účinkov grafénových nanomateriálov a ich aplikácií v biomedicíne.

 

Antibakteriálna aplikácia grafénu v priemysle zubných kefiek:

 

Vzhľadom na vyššie uvedené výhody grafénových kompozitných materiálov, grafénový antibakteriálny mechanizmus a aplikácia pritiahli veľký záujem výskumníkov a odborníkov v príbuzných odvetviach.

Grafénové antibakteriálne zubné kefky, predstavilMARBON group, využívajú špeciálne navrhnuté štetiny vyrobené z grafénových nanokompozitných materiálov. Takže môže účinne inhibovať rast a reprodukciu baktérií, čím sa znižuje riziko ochorení ústnej dutiny.

Štetiny sú mäkké, ale pružné, umožňujú jemné čistenie zubov a ďasien a zároveň chránia zdravie skloviny a ďasien. Zubná kefka má tiež ergonomický dizajn rukoväte, ktorý poskytuje pohodlné uchopenie a pohodlné používanie.

Pevne veríme, že táto antibakteriálna zubná kefka prinesie výnimočný zážitok zo starostlivosti o ústnu dutinu. Dokáže účinne odstrániť zubný povlak a zvyšky jedla. Okrem toho poskytuje dlhotrvajúcu antibakteriálnu ochranu, ktorá zaisťuje, že vaša ústna dutina zostane svieža a zdravá.

 

 

Záver:

Grafénové antibakteriálne zubné kefky predstavujú najnovší pokrok v aplikácii grafénových materiálov v antibakteriálnej oblasti. Vďaka svojmu obrovskému potenciálu sú grafénové antibakteriálne zubné kefky nastavené na revolúciu v starostlivosti o ústnu dutinu a poskytujú jednotlivcom zdravšiu a pohodlnejšiu starostlivosť o ústnu dutinu. S postupujúcim výskumom grafénových materiálov budú grafénové antibakteriálne zubné kefky hrať čoraz významnejšiu úlohu pri podpore zdravia ústnej dutiny a duševnej pohody.