La couche minuscule d'éclailles de graphene devient arme mortelle contre des bactéries sur des implants

Une couche minuscule d'éclailles de graphene devient une arme mortelle et détruit des bactéries, arrêtant des infections pendant les procédures telles que la chirurgie d'implant. C'est les découvertes de la recherche neuve de l'université de technologie de Chalmers, Suède, récent publiée dans les surfaces adjacentes de matériaux avancés de tourillon scientifique.

Les fonctionnements pour les implants chirurgicaux, tels que des remontages de hanche et de genou ou des implants dentaires, ont augmenté ces dernières années. Cependant, de telles procédures, il y a toujours un risque d'infection bactérienne. Dans le pire des cas le scénario, ceci peut faire ne pas fixer l'implant au squelette, signifiant qu'il doit être retiré.

Les bactéries se déplacent autour en liquides, tels que le sang, recherchant une surface pour s'attacher en circuit à. Une fois qu'en place, ils commencent à se développer et propager, formant une couche protectrice, connue sous le nom de film biologique.

Une équipe de recherche chez Chalmers a maintenant prouvé qu'une couche de graphene vertical s'écaille des formes une surface protectrice qui le rend impossible pour que les bactéries fixent. Au lieu de cela, des bactéries sont découpées à part par les éclailles tranchantes de graphene et détruites en tranches. Les implants vêtants avec une couche d'éclailles de graphene peuvent pour cette raison aider à protéger le patient contre l'infection, à éliminer le besoin de traitement antibiotique, et à réduire le risque de refus d'implant. L'osseointegration - le procédé par lequel la structure osseuse deviennent l'attache l'implant - n'est pas dérangé. En fait, le graphene a été montré pour bénéficier les cellules d'os.

L'université de Chalmers est un chef dans le domaine de la recherche de graphene, mais les applications biologiques n'ont pas commencé à matérialiser jusqu'il y a à quelques années. Les chercheurs ont vu des résultats contradictoires dans des études plus tôt. Certains ont prouvé que le graphene a endommagé les bactéries, d'autres qu'ils n'étaient pas affectés.

« Nous avons découvert que le paramètre principal est d'installer le graphene verticalement. S'il est horizontal, les bactéries ne sont pas nuies » dit Ivan Mijakovic, professeur au Service de Biologie et au bureau d'études biologique.

Les éclailles tranchantes n'endommagent pas des cellules humaines. La raison est simple : une bactérie est un micromètre - un millième d'un mm - de diamètre, alors qu'une cellule humaine est 25 micromètres. Ainsi, ce qui constitue une crise mortelle de couteau pour une bactérie, est pour cette raison seulement une éraflure minuscule pour une cellule humaine.

« Graphene a le potentiel élevé pour des applications de santé. Mais plus de recherche est nécessaire avant que nous puissions la prétendre soit entièrement sûr. Notamment, nous savons que le graphene ne dégrade pas facilement » dit le Sun de Jie, le professeur agrégé au service de la technologie micro et le Nanoscience.

De bonnes bactéries sont également détruites par le graphene. Mais ce n'est pas un problème, car l'effet est localisé et le reste de la flore microbienne dans le fuselage demeure calme.

« Nous voulons empêcher des bactéries de produire une infection. Autrement, vous pouvez avoir besoin d'antibiotiques, qui pourraient perturber le reste des bactéries normales et augmenter également le risque de résistance antimicrobienne par des agents pathogènes » dit le sage de Santosh, postdoc à la biologie et au bureau d'études biologique.

Les éclailles verticales du graphene ne sont pas une invention neuve, ayant existé pendant quelques années. Mais les équipes de recherche de Chalmers sont les premières pour employer le graphene vertical de cette façon. La prochaine opération pour l'équipe de recherche sera de vérifier les éclailles de graphene davantage, en vêtant des surfaces de l'implant et en étudiant l'effet sur des cellules animales.

Chalmers a coopéré avec la santé de Wellspect, une compagnie qui effectue des cathéters et d'autres instruments médicaux, à cette recherche. Ils poursuivront maintenant une deuxième étude. Les projets sont financés par Vinnova (une agence gouvernementale suédoise).

Effectuer du graphene vertical

Graphene est fait d'atomes de carbone. C'est seulement une seule couche atomique épaisse, et pour cette raison le matériau le plus mince du monde. Graphene est effectué en éclailles ou films. C'est 200 fois plus intense que l'acier et a grâce très bonne de conductivité à sa mobilité des électrons rapide. Graphene est également extrêmement sensible aux molécules, qui lui permet d'être employé dans des détecteurs.

Graphene peut être effectué par CVD, ou déposition en phase vapeur. La méthode est employée pour produire une couche extérieure mince sur un échantillon. L'échantillon est mis dans un puits à dépression et passionné à une température élevée en même temps que trois gaz - habituellement hydrogène, méthane et argon - sont déchargés dans la chambre. Le feu vif fait réagir des molécules de gaz les uns avec les autres, et une couche mince d'atomes de carbone est produite.

Pour produire les formes verticales de graphene, un procédé connu sous le nom de déposition en phase vapeur Plasma-Améliorée, ou PECVD, est employé. Puis, un champ électrique - un plasma - est appliqué au-dessus de l'échantillon, qui cause le gaz d'être ionisé près de la surface. Avec le plasma, la couche de carbone se développe verticalement de la surface, au lieu d'horizontalement comme avec la CVD.

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