Mecanismo e aplicación do grafeno antibacteriano

A cavidade oral é un microecosistema complexo con máis de 23.000 especies de bacterias que a colonizan.En certas situacións, estas bacterias poden causar directamente enfermidades bucodentais e mesmo afectar a saúde xeral. Non obstante, o uso de antibióticos presenta varios problemas, incluíndo a rápida degradación do fármaco, a liberación e o desenvolvemento de resistencia a antibióticos. Nos últimos anos, o foco da investigación cambiou cara ao desenvolvemento de materiais compostos con excelentes propiedades antimicrobianas utilizando nanomateriais. Actualmente, os materiais antibacterianos baseados en nanoprata e os materiais antibacterianos a base de grafeno úsanse habitualmente no mercado.Neste artigo, presentaremos o mecanismo antibacteriano do grafeno e a súa aplicación na industria do cepillo de dentes.

 

O grafeno é un nanomaterial de carbono bidimensional composto por átomos de carbono dispostos nunha rede hexagonal con orbitais sp2 hibridados.Os seus derivados inclúen o grafeno (G), o óxido de grafeno (GO) e o óxido de grafeno reducido (rGO). Posúen estruturas químicas de superficie tridimensionais únicas e estruturas de bordos físicos afiados. A investigación demostrou as excelentes propiedades antibacterianas e a biocompatibilidade do grafeno, así como dos seus derivados. Ademais, serven como portadores ideais de axentes antimicrobianos, polo que son moi prometedores para diversas aplicacións en campos antimicrobianos orais.

As vantaxes demateriais antibacterianos de grafeno

1. Seguridade e respeto ao medio ambiente, non tóxico: O uso prolongado de nanoprata pode xerar problemas de seguridade debido aacumulación potencial e migración. As altas concentracións de prata poden ser moi prexudiciais para humanos e mamíferos, xa que pode entrar nas mitocondrias, embrións, fígado, sistemas circulatorios e outras partes do corpo a través da respiración. Os estudos indicaron que as partículas de nanoprata presentan unha toxicidade máis forte en comparación con outras nanopartículas metálicas como o aluminio e o ouro. Como resultado, a Unión Europea mantén unha postura cautelosa con respecto á aplicación de materiais antimicrobianos de nanoprata.En contraste, os materiais antimicrobianos baseados en grafeno utilizan múltiples mecanismos de esterilización física sinérxica, como "nano-coitelos". Poden destruír e inhibir completamente o crecemento bacterianosen ningún tipo de toxicidade química. Estes materiais se integran perfectamente con materiais de polímero, para garantirningún desprendemento material ou migración. A seguridade e estabilidade dos materiais a base de grafeno están ben garantidas. Por exemplo, nas aplicacións prácticas de produtos, as películas/bolsas de conservación de alimentos de PE (polietileno) a base de grafeno obtiveron a certificación de conformidade coa calidade alimentaria segundo o Regulamento (UE) 2020/1245 da Unión Europea.
2. Estabilidade a longo prazo: Os materiais a base de grafeno demostran unha estabilidade e durabilidade superiores, proporcionandoun efecto antimicrobiano de longa duración durante máis de 10 anos. Isto garante que as súas propiedades antimicrobianas sigan sendo eficaces durante períodos prolongados de uso, polo que son aptas para aplicacións a longo prazo en produtos de hixiene bucal.
3. Biocompatibilidade e seguridade:O grafeno, como material bidimensional a base de carbono, presenta unha excelente biocompatibilidade e seguridade. É compatible con unha variedade de materiais a base de resina e pódese usar de forma segura en produtos de coidado bucal sen causar ningún efecto adverso sobre os tecidos bucais ou a saúde xeral.
4. Actividade de amplo espectro:Os materiais a base de grafeno presentan actividade antimicrobiana de amplo espectro,capaz de dirixirse a unha ampla gama de bacterias, incluíndo cepas tanto Gram-positivas como Gram-negativas. Demostrarontaxas antibacterianas do 99,9%contra Escherichia coli, Staphylococcus aureus e Candida albicans. Isto fai que sexan versátiles e aplicables en varias condicións de saúde bucodental.

 

O mecanismo antibacteriano do grafeno é o seguinte:

O mecanismo antibacteriano do grafenofoi estudada amplamente por un equipo de colaboración internacional. Incluíndo os investigadores da Academia Chinesa de Ciencias, o IBM Watson Research Center e a Universidade de Columbia. Realizaron avances significativos no estudo dos mecanismos moleculares da interacción entre o grafeno e as membranas celulares bacterianas. Artigos recentes sobre este tema publicáronse na revista "Nature Nanotechnology".

Segundo a investigación do equipo, o grafeno ten a capacidade de romper as membranas das células bacterianas, o que provoca a fuga de substancias intracelulares e a morte bacteriana. Este descubrimento suxire que o grafeno podería servir como un "antibiótico" físico non resistente. O estudo revela ademais que o grafeno non só se insire nas membranas celulares bacterianas, causando cortes, senón que tamén extrae moléculas de fosfolípidos directamente da membrana, polo que interrompe a estrutura da membrana e mata as bacterias. Os experimentos de microscopía electrónica proporcionaron probas directas de extensas estruturas baleiras nas membranas celulares bacterianas despois de interactuar co grafeno oxidado, apoiando os cálculos teóricos. Este fenómeno de extracción de moléculas de lípidos e ruptura da membrana ofrece un novo mecanismo molecular para comprender a citotoxicidade e a actividade antibacteriana dos nanomateriais. Tamén facilitará máis investigacións sobre os efectos biolóxicos dos nanomateriais do grafeno e as súas aplicacións en biomedicina.

 

A aplicación antibacteriana do grafeno na industria do cepillo de dentes:

 

Debido ás vantaxes anteriores dos materiais compostos de grafeno, o mecanismo e a aplicación antibacteriano do grafeno atraeron un gran interese de investigadores e profesionais de industrias relacionadas.

Cepillos de dentes antibacterianos de grafeno, presentado porO grupo MARBON, utiliza cerdas especialmente deseñadas feitas de materiais nanocompostos de grafeno. Polo tanto, pode inhibir eficazmente o crecemento e reprodución de bacterias, reducindo así o risco de enfermidades bucais.

As cerdas son suaves pero resistentes, o que permite a limpeza suave dos dentes e das enxivas ao tempo que protexe a saúde do esmalte e das enxivas. O cepillo de dentes tamén presenta un deseño de mango ergonómico que proporciona un agarre cómodo e un uso cómodo.

Cremos firmemente que este cepillo de dentes antibacteriano ofrecerá unha experiencia de coidado bucal excepcional. Pode eliminar eficazmente a placa dental e os restos de alimentos. Ademais, proporciona unha protección antibacteriana de longa duración, garantindo que a súa cavidade bucal permaneza fresca e saudable.

 

 

Conclusión:

Os cepillos de dentes antibacterianos de grafeno representan o último avance na aplicación de materiais de grafeno no campo antibacteriano. Co seu amplo potencial, os cepillos de dentes antibacterianos de grafeno están preparados para revolucionar o coidado bucal, proporcionando ás persoas unha experiencia de coidado bucal máis saudable e cómoda. A medida que avanza a investigación do material de grafeno, os cepillos de dentes antibacterianos de grafeno terán un papel cada vez máis importante na promoción da saúde bucal e o benestar.