Il materiale più sottile al mondo può prevenire l'infezione dell'impianto
Con uno spessore di un solo atomo, il grafene è il materiale più sottile conosciuto dall'uomo. A causa della sua elevata conducibilità, il grafene potrebbe essere utilizzato in vari dispositivi elettronici come schermi di telefoni e caricabatterie. Una nuova ricerca si aggiunge all'elenco degli usi del materiale, poiché si è scoperto che un sottile strato di grafene ha un effetto antibatterico.
Il grafene è stato trovato nel 2002, quando un esperto di materiali microscopicamente sottili decise di sperimentare strati di carbonio molto sottili.
Il "supermateriale" risultante è ora noto come uno dei materiali più resistenti al mondo - infatti, è 200 volte più resistente dell'acciaio - oltre che il più sottile.
Realizzato sotto forma di fiocchi o pellicole, il grafene è più elettricamente conduttivo del rame.
In precedenza, i ricercatori hanno sperimentato il posizionamento verticale dei fiocchi di grafene nel tentativo di espandere le sue applicazioni.
Sebbene strutturare il grafene come "punte" verticali non sia di per sé innovativo, gli scienziati della Chalmers University of Technology di Gothenburg, Svezia, sono i primi a dimostrare che il posizionamento verticale dei fiocchi uccide i batteri e previene le infezioni in un impianto chirurgico.
I risultati - che sono stati ora pubblicati sulla rivista Interfacce avanzate per i materiali - sono particolarmente significativi dato che la ricerca precedente ha prodotto risultati contrastanti, con alcuni test che dimostrano che distrugge i batteri e altri lasciandoli indenni.
"Abbiamo scoperto che il parametro chiave è orientare il grafene verticalmente", afferma il co-corrispondente autore dello studio Ivan Mijakovic, professore presso il Dipartimento di Biologia e Ingegneria Biologica presso la Chalmers University of Technology. "Se è orizzontale, i batteri non vengono danneggiati", spiega.
In che modo il grafene può beneficiare gli impianti
Secondo la Food and Drug Administration (FDA), gli impianti medici sono "dispositivi o tessuti che vengono posizionati all'interno o sulla superficie del corpo". Alcuni di questi impianti potrebbero sostituire parti del corpo, come protesi dell'anca o del ginocchio, oppure possono semplicemente supportare il buon funzionamento di altri organi.
La FDA avverte che le infezioni spesso accompagnano gli impianti, soprattutto immediatamente dopo l'intervento chirurgico. Sebbene di solito tali infezioni possano essere trattate con farmaci appropriati, in alcuni casi l'impianto deve essere rimosso del tutto.
Tuttavia, la nuova ricerca mostra che posizionare i fiocchi di grafene verticalmente sulla superficie dell'impianto forma uno scudo protettivo "appuntito" che affetta i batteri e impedisce loro di attaccarsi.
È importante sottolineare che questo strato protettivo non danneggia le cellule umane; le cellule umane sono 25 volte più grandi dei batteri. Il video qui sotto spiega in modo più dettagliato come funzionano i picchi di grafene.
"Il grafene ha un alto potenziale per le applicazioni sanitarie", afferma Jie Sun, co-corrispondente autore dello studio, professore associato presso il Dipartimento di Micro Technology e Nanoscience presso la Chalmers University of Technology.
Ridurre al minimo il rischio di rigetto dell'impianto, rendere inutili gli antibiotici e proteggere dalle infezioni sono solo alcune di queste applicazioni.
Tuttavia, avverte, “sono necessarie ulteriori ricerche prima di poter affermare che [il grafene] è completamente sicuro. Tra le altre cose, sappiamo che il grafene non si degrada facilmente ".
“Vogliamo impedire ai batteri di creare un'infezione. Altrimenti, potresti aver bisogno di antibiotici, che potrebbero interrompere l'equilibrio dei batteri normali e anche aumentare il rischio di resistenza antimicrobica da parte di agenti patogeni ".
Primo autore dello studio Santosh Pandit, Dipartimento di Biologia e Ingegneria Biologica, Chalmers University of Technology
