Grafeeni antibakteriaalne mehhanism ja rakendus

Suuõõs on keeruline mikroökosüsteem, kus seda koloniseerib üle 23 000 bakteriliigi.Teatud olukordades võivad need bakterid otseselt põhjustada suuhaigusi ja isegi mõjutada üldist tervist. Antibiootikumide kasutamine tekitab aga mitmesuguseid probleeme, sealhulgas ravimi kiire lagunemine, vabanemine ja antibiootikumiresistentsuse teke. Viimastel aastatel on uurimistöö keskendunud suurepäraste antimikroobsete omadustega komposiitmaterjalide arendamisele nanomaterjale kasutades. Praegu kasutatakse turul tavaliselt nanohõbeda-ioonipõhiseid antibakteriaalseid materjale ja grafeenipõhiseid antibakteriaalseid materjale.Selles artiklis tutvustame grafeeni antibakteriaalset mehhanismi ja kasutamist hambaharjatööstuses.

 

Grafeen on kahemõõtmeline süsiniknanomaterjal, mis koosneb süsinikuaatomitest, mis on paigutatud kuusnurksesse võresse sp2 hübridiseeritud orbitaalidega.Selle derivaatide hulka kuuluvad grafeen (G), grafeenoksiid (GO) ja redutseeritud grafeenoksiid (rGO). Neil on ainulaadsed kolmemõõtmelised pinna keemilised struktuurid ja teravad füüsikalised servastruktuurid. Uuringud on näidanud grafeeni ja selle derivaatide silmapaistvaid antibakteriaalseid omadusi ja biosobivust. Lisaks on need ideaalsed antimikroobsete ainete kandjad, muutes need väga paljutõotavaks mitmesugusteks rakendusteks suukaudsete antimikroobsete ainete valdkonnas.

Eelisedgrafeeni antibakteriaalsed materjalid

1. Ohutus ja keskkonnasõbralikkus, mittetoksiline: Nanohõbeda pikaajaline kasutamine võib tekitada ohutusega seotud probleemevõimalik kuhjumine ja ränne. Hõbeda kõrge kontsentratsioon võib olla inimestele ja imetajatele väga kahjulik, kuna see võib hingamise kaudu sattuda mitokondritesse, embrüotesse, maksa, vereringesüsteemi ja muudesse kehaosadesse. Uuringud on näidanud, et nanohõbedaosakesed avaldavad tugevamat toksilisust võrreldes teiste metallide nanoosakestega, nagu alumiinium ja kuld. Sellest tulenevalt jääb Euroopa Liit nanohõbedast antimikroobsete materjalide kasutamise suhtes ettevaatlikuks.Seevastu, grafeenipõhised antimikroobsed materjalid kasutavad mitmeid sünergistlikke füüsikalisi steriliseerimismehhanisme, nagu "nano-noad". Nad võivad täielikult hävitada ja pärssida bakterite kasvuilma keemilise toksilisuseta. Need materjalid integreeruvad sujuvalt polümeermaterjalidega, et tagadaei mingit materjali eraldumist ega rännet. Grafeenipõhiste materjalide ohutus ja stabiilsus on hästi tagatud. Näiteks praktilistes tooterakendustes on grafeenipõhised PE (polüetüleen) toidusäilituskiled/kotid saanud Euroopa Liidus määruse (EL) 2020/1245 kohase toidukvaliteedile vastavuse sertifikaadi.
2. Pikaajaline stabiilsus: Grafeenil põhinevad materjalid näitavad ülimat stabiilsust ja vastupidavust, pakkudespikaajaline antimikroobne toime üle 10 aasta. See tagab, et nende antimikroobsed omadused püsivad tõhusad ka pikema kasutusperioodi jooksul, muutes need sobivaks pikaajaliseks kasutamiseks suuhügieenitoodetes.
3. Biosobivus ja ohutus:Grafeen kahemõõtmelise süsinikupõhise materjalina on suurepärase biosobivuse ja ohutusega. See ühildub erinevate vaigupõhiste materjalidega ja seda saab ohutult kasutada suuhooldustoodetes, ilma et see avaldaks kahjulikku mõju suu kudedele või üldisele tervisele.
4. Laia spektriga tegevus:Grafeenipõhistel materjalidel on laia spektriga antimikroobne toime,mis on võimelised sihtima laia valikut baktereid, sealhulgas nii grampositiivsed kui ka gramnegatiivsed tüved. Nad on näidanudantibakteriaalne määr 99,9%Escherichia coli, Staphylococcus aureus ja Candida albicans vastu. See muudab need mitmekülgseks ja rakendatavaks mitmesuguste suuõõne terviseseisundite korral.

 

Grafeeni antibakteriaalne mehhanism on järgmine:

Grafeeni antibakteriaalne mehhanismon põhjalikult uurinud rahvusvaheline koostöömeeskond. Sealhulgas teadlased Hiina Teaduste Akadeemiast, IBM Watsoni uurimiskeskusest ja Columbia ülikoolist. Nad on teinud märkimisväärseid edusamme grafeeni ja bakterirakumembraanide vahelise interaktsiooni molekulaarsete mehhanismide uurimisel. Hiljutised artiklid sellel teemal on avaldatud ajakirjas Nature Nanotechnology.

Töörühma uuringute kohaselt on grafeenil võime lõhkuda bakterirakumembraane, mis põhjustab rakusiseste ainete lekkimist ja bakterite surma. See avastus viitab sellele, et grafeen võib potentsiaalselt toimida mitteresistentse füüsilise "antibiootikumina". Uuring näitab lisaks, et grafeen mitte ainult ei sisesta end bakterirakumembraanidesse, põhjustades lõikehaavu, vaid ekstraheerib ka fosfolipiidimolekule otse membraanist, rikkudes seeläbi membraani struktuuri ja tappes baktereid. Elektronmikroskoopia katsed on andnud otseseid tõendeid ulatuslike tühimike struktuuride kohta bakteriraku membraanides pärast interaktsiooni oksüdeeritud grafeeniga, toetades teoreetilisi arvutusi. See lipiidimolekulide ekstraheerimise ja membraani katkestamise nähtus pakub uudset molekulaarset mehhanismi nanomaterjalide tsütotoksilisuse ja antibakteriaalse aktiivsuse mõistmiseks. Samuti hõlbustab see edasisi uuringuid grafeeni nanomaterjalide bioloogiliste mõjude ja nende biomeditsiinis kasutamise kohta.

 

Grafeeni antibakteriaalne rakendus hambaharjatööstuses:

 

Grafeenkomposiitmaterjalide ülaltoodud eeliste tõttu on grafeeni antibakteriaalne mehhanism ja rakendus äratanud suurt huvi seotud tööstusharude teadlaste ja spetsialistide seas.

Grafeenist antibakteriaalsed hambaharjad, tutvustasMARBON grupp kasutab spetsiaalselt disainitud grafeeni nanokomposiitmaterjalidest valmistatud harjaseid. Seega võib see tõhusalt pärssida bakterite kasvu ja paljunemist, vähendades seeläbi suuhaiguste riski.

Harjased on pehmed, kuid elastsed, võimaldades hambaid ja igemeid õrnalt puhastada, kaitstes samal ajal emaili ja igemete tervist. Hambaharjal on ka ergonoomiline käepide, mis tagab mugava haarde ja mugava kasutamise.

Usume kindlalt, et see antibakteriaalne hambahari pakub erakordset suuhoolduskogemust. See võib tõhusalt eemaldada hambakattu ja toidujäätmeid. Lisaks pakub see kauakestvat antibakteriaalset kaitset, tagades, et teie suuõõne püsib värske ja terve.

 

 

Järeldus:

Grafeenist antibakteriaalsed hambaharjad esindavad uusimat edusammu grafeenimaterjalide kasutamisel antibakteriaalses valdkonnas. Oma tohutu potentsiaaliga grafeenist antibakteriaalsed hambaharjad on seatud suuhoolduses revolutsiooniliselt muutma, pakkudes inimestele tervislikumat ja mugavamat suuhoolduskogemust. Grafeenmaterjalide uurimise edenedes on grafeeni antibakteriaalsetel hambaharjadel suu tervise ja heaolu edendamisel üha olulisem roll.