Verdens tyndeste materiale kan forhindre implantatinfektion
Ved kun ét atom tykt grafen er det tyndeste materiale, man kender. På grund af sin høje ledningsevne kunne grafen bruges i forskellige elektroniske enheder såsom telefonskærme og opladere. Ny forskning tilføjer listen over anvendelser til materialet, da et tyndt lag grafen viser sig at have en antibakteriel virkning.
Grafen blev fundet i 2002, da en ekspert i mikroskopisk tynde materialer besluttede at eksperimentere med meget tynde lag af kulstof.
Det resulterende "supermateriale" er nu kendt som et af verdens stærkeste materialer - faktisk er det 200 gange stærkere end stål - såvel som det tyndeste.
Lavet enten som flager eller film, grafen er mere elektrisk ledende end kobber.
Tidligere har forskere eksperimenteret med at placere grafenflagerne lodret i et forsøg på at udvide dets applikationer.
Mens strukturering af grafen som lodrette "pigge" ikke i sig selv er innovativ, er forskere ved Chalmers University of Technology i Göteborg, Sverige, de første til at demonstrere, at placering af flagerne lodret dræber bakterier og forhindrer infektioner i et kirurgisk implantat.
Resultaterne - som nu er offentliggjort i tidsskriftet Avancerede materialegrænseflader - er særligt betydningsfulde i betragtning af, at tidligere forskning gav modstridende resultater, hvor nogle tests viste, at den ødelægger bakterier, og andre efterlader bakterien uskadet.
”Vi opdagede, at nøgleparameteren er at orientere grafen lodret,” siger den medfølgende studieforfatter Ivan Mijakovic, professor ved Institut for Biologi og Bioteknologi ved Chalmers Tekniske Universitet. ”Hvis det er vandret, skades bakterierne ikke,” forklarer han.
Hvordan grafen kan gavne implantater
Ifølge Food and Drug Administration (FDA) er medicinske implantater "enheder eller væv, der placeres inde i eller på overfladen af kroppen." Nogle af disse implantater kan erstatte kropsdele, såsom hofte- eller knæproteser, eller de kan simpelthen understøtte den gode funktion af andre organer.
FDA advarer om, at infektioner ofte ledsager implantater - især umiddelbart efter operationen. Selvom sådanne infektioner normalt kan behandles med passende medicin, skal implantatet i nogle tilfælde fjernes helt.
Imidlertid viser den nye forskning, at placeringen af grafenflager lodret på overfladen af implantatet danner et "spiky" beskyttende skjold, der skiver bakterierne op og forhindrer dem i at binde sig.
Det er vigtigt, at dette beskyttende lag ikke skader menneskelige celler; humane celler er 25 gange større end bakterier. Videoen nedenfor forklarer mere detaljeret, hvordan grafen pigge fungerer.
”Grafen har et højt potentiale for sundhedsapplikationer,” siger den tilsvarende korresponderende studieforfatter Jie Sun, lektor ved Institut for Mikroteknologi og Nanovidenskab ved Chalmers University of Technology.
At minimere risikoen for afvisning af implantater, gøre antibiotika unødvendige og beskytte mod infektion er kun nogle af disse applikationer.
Imidlertid advarer han, ”der er behov for mere forskning, før vi kan hævde, at [grafen] er helt sikkert. Vi ved blandt andet, at grafen ikke nedbrydes let. ”
”Vi vil forhindre, at bakterier skaber en infektion. Ellers har du muligvis brug for antibiotika, som kan forstyrre balancen mellem normale bakterier og også øge risikoen for antimikrobiel resistens fra patogener. ”
Første studieforfatter Santosh Pandit, Institut for Biologi og Bioteknologi, Chalmers University of Technology
