Grafenski antibakterijski mehanizam i primjena

Usna šupljina je složen mikroekosistem sa preko 23.000 vrsta bakterija koje je naseljavaju.U određenim situacijama, ove bakterije mogu direktno uzrokovati oralne bolesti, pa čak i utjecati na cjelokupno zdravlje. Međutim, upotreba antibiotika predstavlja različite probleme, uključujući brzu degradaciju lijeka, oslobađanje i razvoj rezistencije na antibiotike. Posljednjih godina, fokus istraživanja se pomjerio ka razvoju kompozitnih materijala s odličnim antimikrobnim svojstvima koristeći nanomaterijale. Trenutno se na tržištu obično koriste antibakterijski materijali na bazi jona nanosrebra i antibakterijski materijali na bazi grafena.U ovom članku ćemo predstaviti antibakterijski mehanizam grafena i primjenu u industriji četkica za zube.

 

Grafen je dvodimenzionalni ugljikov nanomaterijal sastavljen od atoma ugljika raspoređenih u heksagonalnu rešetku sa sp2 hibridiziranim orbitalama.Njegovi derivati ​​uključuju grafen (G), grafen oksid (GO) i redukovani grafen oksid (rGO). Oni posjeduju jedinstvene trodimenzionalne površinske kemijske strukture i oštre fizičke strukture rubova. Istraživanja su pokazala izvanredna antibakterijska svojstva i biokompatibilnost grafena kao i njegovih derivata. Štaviše, služe kao idealni nosači za antimikrobna sredstva, što ih čini vrlo obećavajućim za različite primjene u oralnim antimikrobnim poljima.

Prednostigrafen antibakterijski materijali

1. Sigurnost i ekološka prihvatljivost, netoksično: Produžena upotreba nanosrebra može izazvati zabrinutost za sigurnost zbogpotencijalna akumulacija i migracija. Visoke koncentracije srebra mogu biti veoma štetne za ljude i sisare, jer kroz disanje može ući u mitohondrije, embrione, jetru, krvožilni sistem i druge dijelove tijela. Studije su pokazale da čestice nanosrebra pokazuju veću toksičnost u odnosu na druge metalne nanočestice kao što su aluminijum i zlato. Kao rezultat toga, Evropska unija zadržava oprezan stav u pogledu primjene nanosrebrnih antimikrobnih materijala.Nasuprot tome, antimikrobni materijali na bazi grafena koriste višestruke sinergističke mehanizme fizičke sterilizacije, kao što su "nano-noževi". Oni mogu potpuno uništiti i inhibirati rast bakterijabez ikakve hemijske toksičnosti. Ovi materijali se neprimjetno integriraju s polimernim materijalima, kako bi se osiguralonema materijalnog odvajanja ili migracije. Sigurnost i stabilnost materijala na bazi grafena su dobro zagarantovani. Na primjer, u praktičnim primjenama proizvoda, PE (polietilenske) folije/kese za konzerviranje hrane na bazi grafena dobile su certifikat za usklađenost s prehrambenim standardima u skladu s Uredbom (EU) 2020/1245 u Europskoj uniji.
2. Dugoročna stabilnost: Materijali na bazi grafena pokazuju vrhunsku stabilnost i izdržljivost, pružajućidugotrajan antimikrobni efekat preko 10 godina. To osigurava da njihova antimikrobna svojstva ostaju efikasna tokom dužeg perioda upotrebe, što ih čini pogodnim za dugotrajnu primjenu u proizvodima za oralnu higijenu.
3. Biokompatibilnost i sigurnost:Grafen, kao dvodimenzionalni materijal na bazi ugljika, pokazuje odličnu biokompatibilnost i sigurnost. Kompatibilan je sa različitim materijalima na bazi smole i može se bezbedno koristiti u proizvodima za oralnu negu bez izazivanja štetnih efekata na oralno tkivo ili opšte zdravlje.
4. Djelatnost širokog spektra:Materijali na bazi grafena pokazuju antimikrobno djelovanje širokog spektra,sposoban da cilja širok spektar bakterija, uključujući i Gram-pozitivne i Gram-negativne sojeve. Oni su pokazaliantibakterijska stopa od 99,9%protiv Escherichia coli, Staphylococcus aureus i Candida albicans. To ih čini raznovrsnim i primjenjivim u različitim zdravstvenim stanjima oralnog zdravlja.

 

Antibakterijski mehanizam grafena je kako slijedi:

Antibakterijski mehanizam grafenaje opsežno proučavan od strane međunarodnog kolaborativnog tima. Uključujući istraživače iz Kineske akademije nauka, IBM Watson Research Center i Columbia University. Napravili su značajan napredak u proučavanju molekularnih mehanizama interakcije između grafena i bakterijskih staničnih membrana. Nedavni radovi na ovu temu objavljeni su u časopisu “Nature Nanotechnology”.

Prema istraživanju tima, grafen ima sposobnost da poremeti ćelijske membrane bakterija, što dovodi do curenja intracelularnih supstanci i smrti bakterija. Ovo otkriće sugerira da bi grafen potencijalno mogao poslužiti kao nerezistentni fizički "antibiotik". Studija dalje otkriva da grafen ne samo da se umeće u membrane bakterijskih ćelija, uzrokujući rezove, već i ekstrahuje fosfolipidne molekule direktno iz membrane, čime narušava strukturu membrane i ubija bakterije. Eksperimenti elektronskog mikroskopa pružili su direktan dokaz ekstenzivnih šupljih struktura u membranama bakterijskih stanica nakon interakcije sa oksidiranim grafenom, podržavajući teorijske proračune. Ovaj fenomen ekstrakcije molekula lipida i poremećaja membrane nudi novi molekularni mehanizam za razumijevanje citotoksičnosti i antibakterijske aktivnosti nanomaterijala. To će također olakšati dalja istraživanja o biološkim efektima nanomaterijala grafena i njihovoj primjeni u biomedicini.

 

Antibakterijska primjena grafena u industriji četkica za zube:

 

Zbog gore navedenih prednosti kompozitnih materijala grafena, antibakterijski mehanizam i primjena grafena privukli su veliko interesovanje istraživača i stručnjaka u srodnim industrijama.

Grafenske antibakterijske četkice za zube, uveoMARBON grupa, koristi posebno dizajnirane čekinje napravljene od nanokompozitnih materijala grafena. Tako može efikasno inhibirati rast i reprodukciju bakterija, čime se smanjuje rizik od oralnih bolesti.

Čekinje su mekane, ali elastične, omogućavaju nježno čišćenje zuba i desni dok štite zdravlje cakline i desni. Četkica za zube također ima ergonomski dizajn ručke koji pruža udoban hvat i praktičnu upotrebu.

Čvrsto vjerujemo da će ova antibakterijska četkica za zube pružiti izuzetno iskustvo njege usne šupljine. Može efikasno ukloniti zubni plak i ostatke hrane. Osim toga, pruža dugotrajnu antibakterijsku zaštitu, osiguravajući da vaša usna šupljina ostane svježa i zdrava.

 

 

Zaključak:

Grafenske antibakterijske četkice za zube predstavljaju najnoviji napredak u primjeni grafenskih materijala u antibakterijskom polju. Sa svojim ogromnim potencijalom, grafenske antibakterijske četkice za zube su postavljene da revolucioniraju oralnu njegu, pružajući pojedincima zdravije i udobnije iskustvo oralne njege. Kako istraživanja materijala grafena budu napredovala, grafenske antibakterijske četkice za zube će igrati sve značajniju ulogu u promicanju oralnog zdravlja i dobrobiti.