Mechanizm i zastosowanie antybakteryjne grafenu

Jama ustna to złożony mikroekosystem, w którym kolonizuje ją ponad 23 000 gatunków bakterii.W niektórych sytuacjach bakterie te mogą bezpośrednio powodować choroby jamy ustnej, a nawet wpływać na ogólny stan zdrowia. Jednak stosowanie antybiotyków stwarza różne problemy, w tym szybką degradację leku, uwalnianie i rozwój oporności na antybiotyki. W ostatnich latach punkt ciężkości badań przesunął się w kierunku opracowania materiałów kompozytowych o doskonałych właściwościach przeciwdrobnoustrojowych przy użyciu nanomateriałów. Obecnie na rynku powszechnie stosowane są materiały antybakteryjne na bazie jonów nanosrebra i materiały antybakteryjne na bazie grafenu.W tym artykule przedstawimy mechanizm antybakteryjny grafenu i jego zastosowanie w przemyśle szczoteczek do zębów.

 

Grafen to dwuwymiarowy nanomateriał węglowy złożony z atomów węgla ułożonych w sześciokątną siatkę z orbitalami zhybrydyzowanymi sp2.Jego pochodne obejmują grafen (G), tlenek grafenu (GO) i zredukowany tlenek grafenu (rGO). Posiadają unikalne trójwymiarowe struktury chemiczne powierzchni i ostre struktury krawędzi fizycznych. Badania wykazały wyjątkowe właściwości antybakteryjne i biokompatybilność grafenu i jego pochodnych. Ponadto służą jako idealne nośniki środków przeciwdrobnoustrojowych, co czyni je wysoce obiecującymi w różnych zastosowaniach w dziedzinie doustnych środków przeciwdrobnoustrojowych.

Zaletygrafenowe materiały antybakteryjne

1. Bezpieczeństwo i przyjazność dla środowiska, nietoksyczne: Długotrwałe stosowanie nanosrebra może budzić obawy dotyczące bezpieczeństwa ze względu na:potencjalna akumulacja i migracja. Srebro o wysokim stężeniu może być bardzo szkodliwe dla ludzi i ssaków, ponieważ może przedostawać się do mitochondriów, zarodków, wątroby, układu krążenia i innych części ciała poprzez oddychanie. Badania wykazały, że cząstki nanosrebra wykazują silniejszą toksyczność w porównaniu z nanocząsteczkami innych metali, takich jak aluminium i złoto. W efekcie Unia Europejska utrzymuje ostrożne stanowisko w zakresie stosowania materiałów antybakteryjnych na bazie nanosrebra.Dla kontrastumateriały antybakteryjne na bazie grafenu wykorzystują wiele synergistycznych mechanizmów fizycznej sterylizacji, takich jak „nanonoże”. Potrafią całkowicie zniszczyć i zahamować rozwój bakteriibez żadnej toksyczności chemicznej. Materiały te płynnie integrują się z materiałami polimerowymi, aby zapewnićżadnego oderwania materialnego ani migracji. Bezpieczeństwo i stabilność materiałów na bazie grafenu są dobrze gwarantowane. Na przykład w praktycznych zastosowaniach produktów folie/torebki do przechowywania żywności z PE (polietylenu) na bazie grafenu uzyskały certyfikat zgodności z normami spożywczymi zgodnie z rozporządzeniem (UE) 2020/1245 w Unii Europejskiej.
2. Stabilność długoterminowa: Materiały na bazie grafenu wykazują doskonałą stabilność i trwałość, zapewniającdługotrwały efekt antybakteryjny utrzymujący się przez ponad 10 lat. Dzięki temu ich właściwości antybakteryjne pozostają skuteczne przez dłuższy okres użytkowania, dzięki czemu nadają się do długotrwałych zastosowań w produktach do higieny jamy ustnej.
3. Biokompatybilność i bezpieczeństwo:Grafen, jako dwuwymiarowy materiał na bazie węgla, charakteryzuje się doskonałą biokompatybilnością i bezpieczeństwem. Jest kompatybilny z różnymi materiałami na bazie żywic i może być bezpiecznie stosowany w produktach do pielęgnacji jamy ustnej, nie powodując żadnego niekorzystnego wpływu na tkanki jamy ustnej ani ogólny stan zdrowia.
4. Aktywność o szerokim spektrum:Materiały na bazie grafenu wykazują szerokie spektrum działania antybakteryjnego,zdolne do działania na szeroką gamę bakterii, w tym zarówno szczepy Gram-dodatnie, jak i Gram-ujemne. Pokazaliskuteczność antybakteryjna na poziomie 99,9%przeciwko Escherichia coli, Staphylococcus aureus i Candida albicans. Dzięki temu są wszechstronne i można je stosować w różnych schorzeniach jamy ustnej.

 

Mechanizm antybakteryjny grafenu jest następująca:

Antybakteryjny mechanizm grafenuzostał szeroko zbadany przez międzynarodowy zespół współpracujący. W tym naukowcy z Chińskiej Akademii Nauk, Centrum Badawczego IBM Watson i Uniwersytetu Columbia. Dokonali znacznego postępu w badaniu molekularnych mechanizmów interakcji grafenu z błonami komórkowymi bakterii. Najnowsze prace na ten temat ukazały się w czasopiśmie „Nature Nanotechnology”.

Według badań zespołu grafen ma zdolność zakłócania błon komórkowych bakterii, co prowadzi do wycieku substancji wewnątrzkomórkowych i śmierci bakterii. Odkrycie to sugeruje, że grafen może potencjalnie służyć jako nieodporny fizyczny „antybiotyk”. Badanie pokazuje ponadto, że grafen nie tylko wnika w błony komórkowe bakterii, powodując skaleczenia, ale także ekstrahuje cząsteczki fosfolipidów bezpośrednio z błony, zakłócając w ten sposób strukturę błony i zabijając bakterie. Eksperymenty z mikroskopią elektronową dostarczyły bezpośrednich dowodów na istnienie rozległych pustych struktur w błonach komórkowych bakterii po interakcji z utlenionym grafenem, co potwierdza obliczenia teoretyczne. Zjawisko ekstrakcji cząsteczek lipidów i rozerwania błony oferuje nowy mechanizm molekularny umożliwiający zrozumienie cytotoksyczności i aktywności antybakteryjnej nanomateriałów. Ułatwi także dalsze badania nad biologicznym wpływem nanomateriałów grafenu i ich zastosowaniem w biomedycynie.

 

Zastosowanie antybakteryjne grafenu w przemyśle szczoteczek do zębów:

 

Ze względu na powyższe zalety materiałów kompozytowych grafenu, mechanizm antybakteryjny grafenu i jego zastosowanie cieszą się dużym zainteresowaniem badaczy i specjalistów z pokrewnych branż.

Grafenowe szczoteczki antybakteryjne, wprowadzony przezMARBON, wykorzystują specjalnie zaprojektowane włosie wykonane z materiałów nanokompozytowych grafenu. Dzięki temu może skutecznie hamować wzrost i rozmnażanie się bakterii, zmniejszając w ten sposób ryzyko chorób jamy ustnej.

Włosie jest miękkie, a jednocześnie sprężyste, co pozwala na delikatne czyszczenie zębów i dziąseł, jednocześnie chroniąc szkliwo i zdrowie dziąseł. Szczoteczka do zębów posiada również ergonomiczną konstrukcję uchwytu, która zapewnia wygodny chwyt i wygodne użytkowanie.

Jesteśmy przekonani, że ta antybakteryjna szczoteczka do zębów zapewni wyjątkową pielęgnację jamy ustnej. Może skutecznie usuwać płytkę nazębną i resztki jedzenia. Dodatkowo zapewnia długotrwałą ochronę antybakteryjną, dzięki czemu jama ustna pozostaje świeża i zdrowa.

 

 

Wniosek:

Antybakteryjne szczoteczki do zębów grafenowe reprezentują najnowszy postęp w zastosowaniu materiałów grafenowych w dziedzinie antybakteryjnej. Dzięki swemu ogromnemu potencjałowi, antybakteryjne szczoteczki do zębów grafenowe zrewolucjonizują pielęgnację jamy ustnej, zapewniając zdrowszą i wygodniejszą pielęgnację jamy ustnej. W miarę postępu badań nad materiałem grafenowym, antybakteryjne szczoteczki do zębów grafenowe będą odgrywać coraz większą rolę w promowaniu zdrowia i dobrego samopoczucia jamy ustnej.