Grafenový antibakteriální mechanismus a aplikace

Ústní dutina je komplexní mikroekosystém s více než 23 000 druhy bakterií, které ji kolonizují.V určitých situacích mohou tyto bakterie přímo způsobit onemocnění ústní dutiny a dokonce ovlivnit celkové zdraví. Používání antibiotik však představuje různé problémy, včetně rychlé degradace léčiva, uvolňování a rozvoje rezistence na antibiotika. V posledních letech se těžiště výzkumu posunulo směrem k vývoji kompozitních materiálů s vynikajícími antimikrobiálními vlastnostmi s využitím nanomateriálů. V současné době se na trhu běžně používají antibakteriální materiály na bázi iontů nanostříbra a antibakteriální materiály na bázi grafenu.V tomto článku představíme grafenový antibakteriální mechanismus a použití v průmyslu zubních kartáčků.

 

Grafen je dvourozměrný uhlíkový nanomateriál složený z atomů uhlíku uspořádaných do hexagonální mřížky s hybridizovanými orbitaly sp2.Jeho deriváty zahrnují grafen (G), oxid grafenu (GO) a redukovaný oxid grafenu (rGO). Mají jedinečné trojrozměrné chemické struktury povrchu a struktury s ostrými fyzikálními hranami. Výzkum prokázal vynikající antibakteriální vlastnosti a biokompatibilitu grafenu i jeho derivátů. Kromě toho slouží jako ideální nosiče pro antimikrobiální látky, což je činí vysoce slibnými pro různé aplikace v orálních antimikrobiálních oblastech.

Výhodygrafenové antibakteriální materiály

1. Bezpečnost a šetrnost k životnímu prostředí, netoxické: Dlouhodobé používání nanostříbra může způsobit obavy o bezpečnostpotenciální akumulace a migrace. Vysoké koncentrace stříbra mohou být vysoce škodlivé pro lidi a savce, protože se může dostat do mitochondrií, embryí, jater, oběhového systému a dalších částí těla prostřednictvím dýchání. Studie ukázaly, že částice nanostříbra vykazují silnější toxicitu ve srovnání s jinými kovovými nanočásticemi, jako je hliník a zlato. V důsledku toho Evropská unie zachovává opatrný postoj k aplikaci antimikrobiálních materiálů nanostříbra.Na rozdíl od toho, antimikrobiální materiály na bázi grafenu využívají více synergických fyzikálních sterilizačních mechanismů, jako jsou „nanonože“. Mohou zcela zničit a inhibovat růst bakteriíbez jakékoli chemické toxicity. Tyto materiály se hladce integrují s polymerními materiály, aby bylo zajištěnožádné odloučení nebo migrace materiálu. Bezpečnost a stabilita materiálů na bázi grafenu jsou dobře zaručeny. Například v praktických aplikacích produktů PE (polyetylenové) fólie/sáčky na konzervaci potravin na bázi grafenu získaly certifikaci pro vyhovění potravinářské kvalitě podle nařízení (EU) 2020/1245 v Evropské unii.
2. Dlouhodobá stabilita: Materiály na bázi grafenu prokazují vynikající stabilitu a odolnostdlouhodobý antimikrobiální účinek po dobu více než 10 let. To zajišťuje, že jejich antimikrobiální vlastnosti zůstanou účinné po dlouhou dobu používání, takže jsou vhodné pro dlouhodobé aplikace v produktech ústní hygieny.
3. Biokompatibilita a bezpečnost:Grafen jako dvourozměrný materiál na bázi uhlíku vykazuje vynikající biokompatibilitu a bezpečnost. Je kompatibilní s řadou materiálů na bázi pryskyřice a lze jej bezpečně používat v přípravcích pro péči o ústní dutinu, aniž by způsoboval jakékoli nepříznivé účinky na ústní tkáně nebo celkové zdraví.
4. Širokospektrální aktivita:Materiály na bázi grafenu vykazují širokospektrální antimikrobiální aktivitu,schopné zasáhnout širokou škálu bakteriívčetně grampozitivních i gramnegativních kmenů. Ukázaliantibakteriální účinnost 99,9 %proti Escherichia coli, Staphylococcus aureus a Candida albicans. Díky tomu jsou všestranné a použitelné při různých onemocněních ústní dutiny.

 

Antibakteriální mechanismus grafenu je následující:

Antibakteriální mechanismus grafenubyla rozsáhle studována mezinárodním týmem spolupráce. Včetně výzkumníků z Čínské akademie věd, výzkumného centra IBM Watson a Kolumbijské univerzity. Udělali významný pokrok ve studiu molekulárních mechanismů interakce mezi grafenem a bakteriálními buněčnými membránami. Nedávné články na toto téma byly publikovány v časopise „Nature Nanotechnology“.

Podle výzkumu týmu má grafen schopnost narušovat bakteriální buněčné membrány, což vede k úniku intracelulárních látek a smrti bakterií. Tento objev naznačuje, že grafen by mohl potenciálně sloužit jako neodolné fyzikální „antibiotikum“. Studie dále odhaluje, že grafen se nejen vkládá do bakteriálních buněčných membrán, což způsobuje řezy, ale také extrahuje molekuly fosfolipidů přímo z membrány, čímž narušuje strukturu membrány a zabíjí bakterie. Experimenty elektronové mikroskopie poskytly přímý důkaz rozsáhlých prázdných struktur v bakteriálních buněčných membránách po interakci s oxidovaným grafenem, což podporuje teoretické výpočty. Tento fenomén extrakce molekul lipidů a narušení membrány nabízí nový molekulární mechanismus pro pochopení cytotoxicity a antibakteriální aktivity nanomateriálů. Usnadní také další výzkum biologických účinků grafenových nanomateriálů a jejich aplikací v biomedicíně.

 

Antibakteriální aplikace grafenu v průmyslu zubních kartáčků：

 

Vzhledem k výše uvedeným výhodám grafenových kompozitních materiálů, grafenový antibakteriální mechanismus a aplikace přilákaly velký zájem výzkumníků a profesionálů v příbuzných odvětvích.

Grafenové antibakteriální zubní kartáčky, představilMARBON group, využívají speciálně navržené štětiny vyrobené z grafenových nanokompozitních materiálů. Může tedy účinně inhibovat růst a reprodukci bakterií, čímž snižuje riziko onemocnění dutiny ústní.

Štětiny jsou měkké, ale pružné, umožňují jemné čištění zubů a dásní a zároveň chrání sklovinu a zdraví dásní. Zubní kartáček má také ergonomickou rukojeť, která poskytuje pohodlné uchopení a pohodlné používání.

Pevně ​​věříme, že tento antibakteriální zubní kartáček poskytne výjimečný zážitek z péče o ústní dutinu. Dokáže účinně odstranit zubní plak a zbytky jídla. Navíc poskytuje dlouhotrvající antibakteriální ochranu a zajišťuje, že vaše ústní dutina zůstane svěží a zdravá.

 

 

Závěr:

Grafenové antibakteriální zubní kartáčky představují nejnovější pokrok v aplikaci grafenových materiálů v antibakteriální oblasti. Díky svému obrovskému potenciálu jsou grafenové antibakteriální zubní kartáčky nastaveny tak, aby způsobily revoluci v péči o ústní dutinu a poskytovaly jednotlivcům zdravější a pohodlnější péči o ústní dutinu. Jak postupuje výzkum grafenových materiálů, budou grafenové antibakteriální zubní kartáčky hrát stále významnější roli při podpoře zdraví a pohody ústní dutiny.