A camada minúscula de flocos do graphene transforma-se arma mortal contra as bactérias em implantes

Uma camada minúscula de flocos do graphene transforma-se uma arma mortal e mata-se as bactérias, parando infecções durante procedimentos tais como a cirurgia do implante. Este é os resultados da pesquisa nova da Universidade Tecnológica de Chalmers, Suécia, publicada recentemente nas relações dos materiais avançados de jornal científico.

As operações para implantes cirúrgicos, tais como substituições do quadril e do joelho ou implantes dentais, têm aumentado nos últimos anos. Contudo, em tais procedimentos, há sempre um risco de infecção bacteriana. Na pior das hipóteses a encenação, esta pode fazer com que o implante não anexe ao esqueleto, significando deve ser removida.

As bactérias viajam ao redor nos líquidos, tais como o sangue, procurando uma superfície para aderir-se sobre a. Uma vez que no lugar, começam crescer e propagar, formando uma camada protectora, conhecida como um biofilm.

Uma equipa de investigação em Chalmers tem mostrado agora que uma camada de graphene vertical se lasca formulários uma superfície protectora que fizesse impossível para que as bactérias anexem. Em lugar de, as bactérias são cortadas distante pelos flocos afiados do graphene e matadas. Os implantes de revestimento com uma camada de flocos do graphene podem conseqüentemente ajudar a proteger o paciente contra a infecção, a eliminar a necessidade para o tratamento antibiótico, e a reduzir o risco de rejeção do implante. O osseointegration - o processo por que a estrutura do osso vem o anexo o implante - não é perturbado. De facto, o graphene foi mostrado para beneficiar as pilhas de osso.

A universidade de Chalmers é um líder na área da pesquisa do graphene, mas as aplicações biológicas não começaram a materializar até há alguns anos atrás. Os pesquisadores viram resultados de oposição em uns estudos mais adiantados. Alguns mostraram que o graphene danificou as bactérias, outro que não eram afetados.

“Nós descobrimos que o parâmetro chave é orientar verticalmente o graphene. Se é horizontal, as bactérias não estão prejudicadas” dizem Ivan Mijakovic, professor no departamento de biologia e da engenharia biológica.

Os flocos afiados não danificam pilhas humanas. A razão é simples: uma bactéria é um micrômetro - um milésimo de um milímetro - no diâmetro, quando uma pilha humana for 25 micrômetros. Assim, o que constitui um ataque mortal da faca para uma bactéria, é conseqüentemente somente um risco minúsculo para uma pilha humana.

“Graphene tem o potencial alto para aplicações da saúde. Mas mais pesquisa é necessário antes que nós possamos a reivindicar formos inteiramente seguros. Entre outras coisas, nós sabemos que o graphene não degrada facilmente” diz Jie Sun, professor adjunto no departamento da micro tecnologia e Nanoscience.

As boas bactérias são matadas igualmente pelo graphene. Mas aquele não é um problema, porque o efeito é localizado e o balanço da microflora no corpo permanece imperturbado.

“Nós queremos impedir que as bactérias criem uma infecção. Se não, você pode precisar os antibióticos, que poderiam interromper o balanço das bactérias normais e para aumentar igualmente o risco de resistência antimicrobial pelos micróbios patogénicos” diz Santosh Pandit, postdoc na biologia e na engenharia biológica.

Os flocos verticais do graphene não são uma invenção nova, existindo por alguns anos. Mas as equipas de investigação de Chalmers são as primeiras para usar desta maneira o graphene vertical. O passo seguinte para a equipa de investigação será testar mais os flocos do graphene, revestindo superfícies do implante e estudando o efeito nas pilhas animais.

Chalmers cooperou com os cuidados médicos de Wellspect, uma empresa que fizesse catetes e outros instrumentos médicos, nesta pesquisa. Continuarão agora com um segundo estudo. Os projectos são financiados por Vinnova (uma agência governamental sueco).

A factura do graphene vertical

Graphene é feito de átomos de carbono. É somente uma única camada atômica grossa, e conseqüentemente o material o mais fino do mundo. Graphene é feito nos flocos ou nos filmes. É 200 vezes mais forte do que o aço e tem agradecimentos muito bons da condutibilidade a sua mobilidade de elétron rápida. Graphene é igualmente extremamente sensível às moléculas, que permite que seja usado nos sensores.

Graphene pode ser feito pelo CVD, ou pelo depósito de vapor químico. O método é usado para criar um revestimento de superfície fino em uma amostra. A amostra está colocada em uma câmara de vácuo e caloroso a uma alta temperatura ao mesmo tempo que três gáss - geralmente hidrogênio, metano e argônio - são liberados na câmara. O calor elevado faz com que as moléculas do gás reajam um com o otro, e uma camada fina de átomos de carbono é criada.

Para produzir formulários verticais do graphene, um processo conhecido como o depósito de vapor químico Plasma-Aumentado, ou PECVD, são usados. Então, um campo elétrico - um plasma - é aplicado sobre a amostra, que faz com que o gás seja ionizado perto da superfície. Com o plasma, a camada de carbono cresce verticalmente da superfície, em vez de horizontalmente como com CVD.

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