Mecanismul și aplicarea grafenului antibacterian

Cavitatea bucală este un microecosistem complex cu peste 23.000 de specii de bacterii care o colonizează.În anumite situații, aceste bacterii pot provoca în mod direct boli bucale și chiar pot afecta sănătatea generală. Cu toate acestea, utilizarea antibioticelor prezintă diverse probleme, inclusiv degradarea rapidă a medicamentului, eliberarea și dezvoltarea rezistenței la antibiotice. În ultimii ani, concentrarea cercetării s-a mutat către dezvoltarea materialelor compozite cu proprietăți antimicrobiene excelente, folosind nanomateriale. În prezent, materialele antibacteriene pe bază de ioni de nanoargint și materialele antibacteriene pe bază de grafen sunt utilizate în mod obișnuit pe piață.În acest articol, vom introduce mecanismul antibacterian grafen și aplicarea în industria periuțelor de dinți.

 

Grafenul este un nanomaterial de carbon bidimensional compus din atomi de carbon dispuși într-o rețea hexagonală cu orbitali hibridizați sp2.Derivații săi includ grafen (G), oxid de grafen (GO) și oxid de grafen redus (rGO). Ele posedă structuri chimice de suprafață tridimensionale unice și structuri fizice ascuțite. Cercetările au demonstrat proprietățile antibacteriene remarcabile și biocompatibilitatea grafenului, precum și a derivaților săi. Mai mult, ele servesc ca purtători ideali pentru agenții antimicrobieni, făcându-i foarte promițători pentru diverse aplicații în domeniile antimicrobiene orale.

Avantajele demateriale antibacteriene grafen

1. Siguranța și respectarea mediului, non-toxic: Utilizarea prelungită a nanoargintului poate ridica probleme de siguranță din cauzaacumulare potențială și migrație. Concentrațiile mari de argint pot fi foarte dăunătoare pentru oameni și mamifere, deoarece poate pătrunde în mitocondrii, embrioni, ficat, sistemele circulatorii și alte părți ale corpului prin respirație. Studiile au indicat că particulele de nanoargint prezintă o toxicitate mai puternică în comparație cu alte nanoparticule de metal, cum ar fi aluminiul și aurul. Drept urmare, Uniunea Europeană menține o atitudine prudentă în ceea ce privește aplicarea materialelor antimicrobiene nanoargint.În contrast, materialele antimicrobiene pe bază de grafen utilizează multiple mecanisme de sterilizare fizică sinergică, cum ar fi „nano-cuțite”. Ele pot distruge și inhiba complet creșterea bacteriilorfără nicio toxicitate chimică. Aceste materiale se integrează perfect cu materialele polimerice, astfel încât să se asigurefără detașare sau migrare materială. Siguranța și stabilitatea materialelor pe bază de grafen sunt bine garantate. De exemplu, în aplicațiile practice ale produselor, foliile/pungile pentru conservarea alimentelor pe bază de grafen PE (polietilenă) au obținut certificare pentru conformitatea cu categoria alimentară conform Regulamentului (UE) 2020/1245 din Uniunea Europeană.
2. Stabilitate pe termen lung: Materialele pe bază de grafen demonstrează o stabilitate și durabilitate superioară, oferindun efect antimicrobian de lungă durată de peste 10 ani. Acest lucru asigură că proprietățile lor antimicrobiene rămân eficiente pe perioade lungi de utilizare, făcându-le potrivite pentru aplicații pe termen lung în produsele de igienă orală.
3. Biocompatibilitate și siguranță:Grafenul, ca material bidimensional pe bază de carbon, prezintă o biocompatibilitate și siguranță excelente. Este compatibil cu o varietate de materiale pe bază de rășină și poate fi utilizat în siguranță în produsele de îngrijire orală, fără a provoca efecte adverse asupra țesuturilor bucale sau asupra sănătății generale.
4. Activitate cu spectru larg:Materialele pe bază de grafen prezintă activitate antimicrobiană cu spectru larg,capabil să vizeze o gamă largă de bacterii, inclusiv tulpini Gram-pozitive și Gram-negative. Au arătatrate antibacteriene de 99,9%împotriva Escherichia coli, Staphylococcus aureus și Candida albicans. Acest lucru le face versatile și aplicabile în diferite condiții de sănătate orală.

 

Mecanismul antibacterian al grafenului este după cum urmează:

Mecanismul antibacterian al grafenuluia fost studiat pe larg de o echipă de colaborare internațională. Inclusiv cercetătorii de la Academia Chineză de Științe, Centrul de Cercetare IBM Watson și Universitatea Columbia. Ei au făcut progrese semnificative în studierea mecanismelor moleculare ale interacțiunii dintre grafen și membranele celulare bacteriene. Lucrări recente pe această temă au fost publicate în revista „Nature Nanotechnology”.

Conform cercetărilor echipei, grafenul are capacitatea de a perturba membranele celulare bacteriene, ducând la scurgerea de substanțe intracelulare și moartea bacteriană. Această descoperire sugerează că grafenul ar putea servi ca un „antibiotic” fizic nerezistent. Studiul dezvăluie în continuare că grafenul nu numai că se inserează în membranele celulelor bacteriene, provocând tăieturi, ci și extrage moleculele de fosfolipide direct din membrană, perturbând astfel structura membranei și ucigând bacteriile. Experimentele de microscopie electronică au furnizat dovezi directe ale unor structuri goale extinse în membranele celulelor bacteriene după interacțiunea cu grafenul oxidat, susținând calculele teoretice. Acest fenomen de extracție a moleculei de lipide și ruperea membranei oferă un mecanism molecular nou pentru înțelegerea citotoxicității și a activității antibacteriene a nanomaterialelor. De asemenea, va facilita cercetările suplimentare privind efectele biologice ale nanomaterialelor grafen și aplicațiile acestora în biomedicină.

 

Aplicația antibacteriană cu grafen în industria periuțelor de dinți:

 

Datorită avantajelor de mai sus ale materialelor compozite cu grafen, mecanismul antibacterian și aplicarea grafenului au atras un mare interes din partea cercetătorilor și profesioniștilor din industriile conexe.

Periuțe de dinți antibacteriene din grafen, introdus deGrupul MARBON, utilizează peri special proiectați din materiale nanocompozite grafen. Deci, poate inhiba eficient creșterea și reproducerea bacteriilor, reducând astfel riscul de boli bucale.

Perii sunt moi, dar rezistenți, permițând curățarea delicată a dinților și gingiilor, protejând în același timp sănătatea smalțului și a gingiilor. Periuța de dinți are, de asemenea, un design ergonomic al mânerului, care oferă o prindere confortabilă și o utilizare convenabilă.

Credem cu tărie că această periuță de dinți antibacteriană va oferi o experiență de îngrijire orală excepțională. Poate îndepărta eficient placa dentară și resturile alimentare. În plus, oferă protecție antibacteriană de lungă durată, asigurându-vă cavitatea bucală rămâne proaspătă și sănătoasă.

 

 

Concluzie:

Periuțele de dinți antibacteriene cu grafen reprezintă cel mai recent progres în aplicarea materialelor grafen în domeniul antibacterian. Cu potențialul lor vast, periuțele de dinți antibacteriene cu grafen sunt setate să revoluționeze îngrijirea bucală, oferind indivizilor o experiență de îngrijire orală mai sănătoasă și mai confortabilă. Pe măsură ce cercetarea materialului cu grafen progresează, periuțele de dinți antibacteriene cu grafen vor juca un rol din ce în ce mai important în promovarea sănătății orale și a bunăstării.