Protibakterijski mehanizem in uporaba grafena

Ustna votlina je kompleksen mikroekosistem, ki ga naseljuje več kot 23.000 vrst bakterij.V določenih situacijah lahko te bakterije neposredno povzročijo ustne bolezni in celo vplivajo na splošno zdravje. Vendar pa uporaba antibiotikov predstavlja različne težave, vključno s hitro razgradnjo zdravila, sproščanjem in razvojem odpornosti na antibiotike. V zadnjih letih se je fokus raziskav preusmeril v smeri razvoja kompozitnih materialov z odličnimi protimikrobnimi lastnostmi z uporabo nanomaterialov. Trenutno se na trgu pogosto uporabljajo antibakterijski materiali na osnovi nanosrebrovih ionov in antibakterijski materiali na osnovi grafena.V tem članku bomo predstavili antibakterijski mehanizem in uporabo grafena v industriji zobnih ščetk.

 

Grafen je dvodimenzionalni ogljikov nanomaterial, sestavljen iz ogljikovih atomov, razporejenih v heksagonalni mreži s sp2 hibridiziranimi orbitalami.Njegovi derivati ​​vključujejo grafen (G), grafen oksid (GO) in reducirani grafen oksid (rGO). Imajo edinstvene tridimenzionalne površinske kemične strukture in ostre fizične robne strukture. Raziskave so pokazale izjemne antibakterijske lastnosti in biokompatibilnost grafena ter njegovih derivatov. Poleg tega služijo kot idealni nosilci za protimikrobna sredstva, zaradi česar so zelo obetavni za različne aplikacije na področju oralnih protimikrobnih zdravil.

Prednostiantibakterijski materiali iz grafena

1. Varnost in prijaznost do okolja, nestrupeno: Dolgotrajna uporaba nanosrebra lahko povzroči pomisleke glede varnosti zaradipotencialno kopičenje in migracijo. Visoke koncentracije srebra so lahko zelo škodljive za ljudi in sesalce, saj lahko z dihanjem pride v mitohondrije, zarodke, jetra, obtočila in druge dele telesa. Študije so pokazale, da so delci nanosrebra močneje toksični v primerjavi z drugimi kovinskimi nanodelci, kot sta aluminij in zlato. Posledično Evropska unija ohranja previdno držo glede uporabe nanosrebrovih protimikrobnih materialov.V nasprotju s tem, protimikrobni materiali na osnovi grafena uporabljajo več sinergističnih mehanizmov fizične sterilizacije, kot so "nano-noži". Lahko popolnoma uničijo in zavirajo rast bakterijbrez kakršne koli kemične toksičnosti. Ti materiali se brezhibno integrirajo s polimernimi materiali, kar zagotavljabrez materialne ločitve ali selitve. Varnost in stabilnost materialov na osnovi grafena sta dobro zagotovljeni. V praktičnih aplikacijah izdelkov so na primer PE (polietilenske) folije/vrečke za konzerviranje hrane na osnovi grafena pridobile certifikat za skladnost z živili v skladu z Uredbo (EU) 2020/1245 v Evropski uniji.
2. Dolgoročna stabilnost: Materiali na osnovi grafena izkazujejo vrhunsko stabilnost in vzdržljivost, ki zagotavljajodolgotrajen protimikrobni učinek več kot 10 let. To zagotavlja, da njihove protimikrobne lastnosti ostanejo učinkovite v daljših obdobjih uporabe, zaradi česar so primerni za dolgoročno uporabo v izdelkih za ustno higieno.
3. Biokompatibilnost in varnost:Grafen kot dvodimenzionalni material na osnovi ogljika izkazuje odlično biokompatibilnost in varnost. Združljiv je z različnimi materiali na osnovi smol in ga je mogoče varno uporabljati v izdelkih za ustno nego, ne da bi pri tem povzročil škodljive učinke na ustna tkiva ali splošno zdravje.
4. Dejavnost širokega spektra:Materiali na osnovi grafena izkazujejo protimikrobno delovanje širokega spektra,sposoben ciljati na širok spekter bakterij, vključno z gram-pozitivnimi in gram-negativnimi sevi. Pokazali soantibakterijska stopnja 99,9 %proti Escherichia coli, Staphylococcus aureus in Candida albicans. Zaradi tega so vsestranski in uporabni pri različnih oralnih zdravstvenih stanjih.

 

Protibakterijski mehanizem grafena je naslednji:

Antibakterijski mehanizem grafenaje obsežno preučevala mednarodna skupina za sodelovanje. Vključno z raziskovalci s Kitajske akademije znanosti, raziskovalnega centra IBM Watson in univerze Columbia. Dosegli so pomemben napredek pri preučevanju molekularnih mehanizmov interakcije med grafenom in celičnimi membranami bakterij. Nedavni članki o tej temi so bili objavljeni v reviji Nature Nanotechnology.

Glede na raziskave ekipe ima grafen sposobnost motenj bakterijskih celičnih membran, kar vodi do uhajanja znotrajceličnih snovi in ​​smrti bakterij. To odkritje nakazuje, da bi lahko grafen potencialno služil kot neodporen fizični "antibiotik". Študija nadalje razkriva, da se grafen ne samo vstavi v bakterijske celične membrane, kar povzroča ureznine, ampak tudi ekstrahira fosfolipidne molekule neposredno iz membrane, s čimer poruši strukturo membrane in ubije bakterije. Eksperimenti z elektronsko mikroskopijo so zagotovili neposredne dokaze o obsežnih praznih strukturah v celičnih membranah bakterij po interakciji z oksidiranim grafenom, kar podpira teoretične izračune. Ta pojav ekstrakcije lipidnih molekul in motenj membrane ponuja nov molekularni mehanizem za razumevanje citotoksičnosti in protibakterijskega delovanja nanomaterialov. Prav tako bo olajšal nadaljnje raziskave bioloških učinkov grafenskih nanomaterialov in njihove uporabe v biomedicini.

 

Antibakterijska uporaba grafena v industriji zobnih ščetk:

 

Zaradi zgornjih prednosti grafenskih kompozitnih materialov sta protibakterijski mehanizem in uporaba grafena pritegnila veliko zanimanja raziskovalcev in strokovnjakov v sorodnih panogah.

Grafenske antibakterijske zobne ščetke, ki ga je predstavilSkupina MARBON uporablja posebej oblikovane ščetine iz grafenskih nanokompozitnih materialov. Tako lahko učinkovito zavira rast in razmnoževanje bakterij ter s tem zmanjša tveganje za bolezni ust.

Ščetine so mehke, a prožne, kar omogoča nežno čiščenje zob in dlesni, hkrati pa ščiti sklenino in zdravje dlesni. Zobno ščetko odlikuje tudi ergonomski dizajn ročaja, ki zagotavlja udoben oprijem in udobno uporabo.

Trdno verjamemo, da bo ta antibakterijska zobna ščetka zagotovila izjemno izkušnjo ustne nege. Učinkovito lahko odstrani zobne obloge in ostanke hrane. Poleg tega zagotavlja dolgotrajno antibakterijsko zaščito, ki poskrbi, da vaša ustna votlina ostane sveža in zdrava.

 

 

Zaključek:

Grafenske antibakterijske zobne ščetke predstavljajo najnovejši napredek pri uporabi grafenskih materialov na antibakterijskem področju. Antibakterijske zobne ščetke iz grafena bodo s svojim ogromnim potencialom revolucionirale ustno nego in posameznikom zagotovile bolj zdravo in udobno izkušnjo ustne nege. Ko bodo raziskave grafenskih materialov napredovale, bodo imele grafenske antibakterijske zobne ščetke vse pomembnejšo vlogo pri spodbujanju ustnega zdravja in dobrega počutja.