Maailman ohuin materiaali voi estää implantin tartunnan
Vain yhden atomin paksuudella grafeeni on ihmisen ohuin materiaali. Suuren johtavuutensa vuoksi grafeenia voidaan käyttää erilaisissa elektronisissa laitteissa, kuten puhelimen näytöissä ja latureissa. Uusi tutkimus lisää materiaalin käyttöluetteloa, koska ohuella grafeenikerroksella todetaan olevan antibakteerinen vaikutus.
Grafeeni löydettiin vuonna 2002, jolloin mikroskooppisesti ohuiden materiaalien asiantuntija päätti kokeilla hyvin ohuita hiilikerroksia.
Tuloksena oleva "supermateriaali" tunnetaan nyt yhtenä maailman vahvimmista materiaaleista - itse asiassa se on 200 kertaa vahvempaa kuin teräs - sekä ohuimmista.
Valmistettu joko hiutaleina tai kalvoina, grafeeni on sähköä johtavampi kuin kupari.
Aikaisemmin tutkijat ovat kokeilleet grafeenihiutaleiden sijoittamista pystysuoraan pyrkien laajentamaan sen sovelluksia.
Grafeenin jäsentäminen pystysuorina piikkeinä ei sinänsä ole innovatiivista, mutta tutkijat Chalmersin teknillisestä yliopistosta Göteborgissa, Ruotsissa, ovat ensimmäiset, jotka osoittavat, että hiutaleiden asettaminen pystysuoraan tappaa bakteerit ja estää infektiot kirurgisessa implantissa.
Tulokset - jotka on nyt julkaistu lehdessä Kehittyneet materiaaliliitännät - ovat erityisen merkittäviä, koska aiemmat tutkimukset tuottivat ristiriitaisia tuloksia, ja jotkut testit osoittivat, että se tuhoaa bakteereja ja toiset jättävät bakteerit vahingoittumattomiksi.
"Huomasimme, että avainparametri on grafeenin suuntaaminen pystysuoraan", kertoo vastaava tutkimuksen kirjoittaja Ivan Mijakovic, Chalmersin teknillisen yliopiston biologian ja biotekniikan laitoksen professori. "Jos se on vaakasuora, bakteerit eivät vahingoitu", hän selittää.
Kuinka grafeeni voi hyödyttää implantteja
Elintarvike- ja lääkeviraston (FDA) mukaan lääketieteelliset implantit ovat "laitteita tai kudoksia, jotka on sijoitettu kehon sisään tai pinnalle". Jotkut näistä implantteista saattavat korvata ruumiinosia, kuten lonkan tai polven proteesit, tai ne voivat yksinkertaisesti tukea muiden elinten hyvää toimintaa.
FDA varoittaa, että infektiot liittyvät usein implantteihin - varsinkin heti leikkauksen jälkeen. Vaikka yleensä tällaisia infektioita voidaan hoitaa sopivilla lääkkeillä, joissakin tapauksissa implantti on poistettava kokonaan.
Uusi tutkimus osoittaa kuitenkin, että grafeenihiutaleiden asettaminen pystysuoraan implantin pinnalle muodostaa "piikallisen" suojakilven, joka viipaloi bakteerit ja estää niitä kiinnittymästä.
Tärkeää on, että tämä suojakerros ei vahingoita ihmissoluja; ihmissolut ovat 25 kertaa suurempia kuin bakteerit. Alla olevassa videossa selitetään yksityiskohtaisemmin grafeenipiikkien toiminta.
"Grafeenilla on suuri potentiaali terveyssovelluksiin", kertoo vastaava tutkimuksen kirjoittaja Jie Sun, apulaisprofessori Chalmersin teknillisen yliopiston mikrotekniikan ja nanotieteiden laitokselta.
Implantin hylkimisriskin minimointi, antibioottien tekeminen tarpeettomaksi ja suojaaminen infektioita vastaan ovat vain osa näistä sovelluksista.
Hän varoittaa kuitenkin, että "lisätutkimuksia tarvitaan ennen kuin voimme väittää, että [grafeeni] on täysin turvallinen. Muun muassa tiedämme, että grafeeni ei hajoa helposti. "
”Haluamme estää bakteereja luomasta infektiota. Muuten saatat tarvita antibiootteja, jotka voivat häiritä normaalien bakteerien tasapainoa ja lisätä myös patogeenien antimikrobisen resistenssin riskiä. "
Ensimmäinen tutkimuksen kirjoittaja Santosh Pandit, biologian ja biologisen tekniikan laitos, Chalmersin teknillinen yliopisto
