Антибактеріальний механізм і застосування графену

Ротова порожнина – це складна мікроекосистема, у якій мешкає понад 23 000 видів бактерій.У певних ситуаціях ці бактерії можуть безпосередньо спричинити захворювання ротової порожнини та навіть вплинути на загальний стан здоров’я. Однак використання антибіотиків створює різні проблеми, включаючи швидке розкладання ліків, вивільнення та розвиток стійкості до антибіотиків. Останніми роками фокус досліджень змістився в бік розробки композитних матеріалів із відмінними антимікробними властивостями з використанням наноматеріалів. Зараз на ринку широко використовуються антибактеріальні матеріали на основі іонів наносрібла та антибактеріальні матеріали на основі графену.У цій статті ми познайомимося з антибактеріальним механізмом і застосуванням графену в промисловості зубних щіток.

 

Графен — це двовимірний вуглецевий наноматеріал, що складається з атомів вуглецю, розташованих у гексагональну решітку з sp2-гібридизованими орбіталями.Його похідні включають графен (G), оксид графену (GO) і відновлений оксид графену (rGO). Вони мають унікальну тривимірну поверхневу хімічну структуру та гострі фізичні краї. Дослідження продемонстрували видатні антибактеріальні властивості та біосумісність графену, а також його похідних. Більше того, вони служать ідеальними носіями для антимікробних агентів, що робить їх дуже перспективними для різних застосувань у пероральних антимікробних областях.

Перевагиграфенові антибактеріальні матеріали

1. Безпека та екологічність, нетоксичний: Тривале використання наносрібла може викликати занепокоєння щодо безпеки черезпотенційне накопичення та міграція. Високі концентрації срібла можуть бути дуже шкідливими для людей і ссавців, оскільки воно може потрапляти в мітохондрії, ембріони, печінку, системи кровообігу та інші частини тіла через дихання. Дослідження показали, що частинки наносрібла виявляють сильнішу токсичність порівняно з наночастинками інших металів, таких як алюміній і золото. У результаті Європейський Союз зберігає обережну позицію щодо застосування наносрібних антимікробних матеріалів.На противагу, антимікробні матеріали на основі графену використовують численні синергетичні фізичні механізми стерилізації, такі як «наноножі». Вони здатні повністю знищувати і пригнічувати ріст бактерійбез будь-якої хімічної токсичності. Ці матеріали легко інтегруються з полімерними матеріалами, щоб забезпечитинемає матеріального відокремлення чи міграції. Безпека та стабільність матеріалів на основі графену добре гарантовані. Наприклад, у практичних продуктах поліетиленові (поліетиленові) плівки/мішки для консервування харчових продуктів на основі графену отримали сертифікат на відповідність харчовим продуктам відповідно до Регламенту (ЄС) 2020/1245 у Європейському Союзі.
2. Довгострокова стабільність: Матеріали на основі графену демонструють чудову стабільність і довговічність, забезпечуючитривалий антимікробний ефект понад 10 років. Це гарантує, що їхні антимікробні властивості залишаються ефективними протягом тривалого періоду використання, що робить їх придатними для тривалого застосування в продуктах гігієни порожнини рота.
3. Біологічна сумісність і безпека:Графен, як двовимірний матеріал на основі вуглецю, демонструє чудову біосумісність і безпеку. Він сумісний з різноманітними матеріалами на основі смол і може безпечно використовуватися в продуктах для догляду за ротовою порожниною, не спричиняючи жодних негативних впливів на тканини порожнини рота чи загальний стан здоров’я.
4. Широкий спектр дії:Матеріали на основі графену виявляють антимікробну дію широкого спектру,здатні вражати широкий спектр бактерій, включаючи як грампозитивні, так і грамнегативні штами. Вони показалиантибактеріальний рівень 99,9%проти Escherichia coli, Staphylococcus aureus і Candida albicans. Це робить їх універсальними та застосовними при різних захворюваннях порожнини рота.

 

Антибактеріальний механізм графену полягає в наступному:

Антибактеріальний механізм графенубув ретельно вивчений міжнародною спільною групою. У тому числі дослідники з Китайської академії наук, дослідницького центру IBM Watson і Колумбійського університету. Вони досягли значного прогресу у вивченні молекулярних механізмів взаємодії між графеном і клітинними мембранами бактерій. Останні статті на цю тему були опубліковані в журналі «Nature Nanotechnology».

Згідно з дослідженнями команди, графен має здатність руйнувати клітинні мембрани бактерій, що призводить до витоку внутрішньоклітинних речовин і загибелі бактерій. Це відкриття свідчить про те, що графен потенційно може служити нестійким фізичним «антибіотиком». Дослідження також показує, що графен не тільки вставляється в клітинні мембрани бактерій, викликаючи порізи, але також витягує молекули фосфоліпідів безпосередньо з мембрани, тим самим порушуючи структуру мембрани та вбиваючи бактерії. Експерименти електронної мікроскопії надали прямі докази наявності великих порожнистих структур у клітинних мембранах бактерій після взаємодії з окисленим графеном, що підтверджує теоретичні розрахунки. Це явище екстракції молекули ліпідів і руйнування мембран пропонує новий молекулярний механізм для розуміння цитотоксичності та антибактеріальної активності наноматеріалів. Це також сприятиме подальшим дослідженням біологічних ефектів графенових наноматеріалів та їх застосування в біомедицині.

 

Антибактеріальне застосування графену в промисловості зубних щіток:

 

Завдяки вищевказаним перевагам графенових композитних матеріалів антибактеріальний механізм і застосування графену привернули великий інтерес дослідників і фахівців у суміжних галузях.

Антибактеріальні зубні щітки з графену, представленийГрупа MARBON використовує спеціально розроблені щетинки з графенових нанокомпозитних матеріалів. Таким чином, він може ефективно пригнічувати ріст і розмноження бактерій, тим самим знижуючи ризик захворювань порожнини рота.

Щетина м’яка, але пружна, що дозволяє м’яко очищати зуби та ясна, одночасно захищаючи здоров’я емалі та ясен. Зубна щітка також має ергономічний дизайн ручки, який забезпечує зручне захоплення та зручне використання.

Ми твердо віримо, що ця антибактеріальна зубна щітка забезпечить винятковий догляд за ротовою порожниною. Він може ефективно видаляти зубний наліт і залишки їжі. Крім того, він забезпечує тривалий антибактеріальний захист, гарантуючи, що ваша ротова порожнина залишається свіжою та здоровою.

 

 

Висновок:

Графенові антибактеріальні зубні щітки являють собою останній прогрес у застосуванні графенових матеріалів у антибактеріальній сфері. Завдяки величезному потенціалу графенові антибактеріальні зубні щітки мають намір зробити революцію в догляді за ротовою порожниною, забезпечуючи людям більш здоровий і комфортний догляд за ротовою порожниною. У міру того як дослідження графенового матеріалу прогресують, графенові антибактеріальні зубні щітки відіграватимуть усе більш важливу роль у зміцненні здоров’я та благополуччя ротової порожнини.