La capa minúscula de copos del graphene se convierte en arma mortal contra bacterias en los implantes

Una capa minúscula de copos del graphene se convierte en un arma mortal y mata a las bacterias, parando infecciones durante procedimientos tales como cirugía del implante. Ésta es las conclusión de la nueva investigación de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, publicada recientemente en los interfaces de los materiales avanzados del gorrón científico.

Las operaciones para los implantes quirúrgicos, tales como repuestos del caballete y del codo o implantes dentales, han aumentado estos últimos años. Sin embargo, en tales procedimientos, hay siempre un riesgo de infección bacteriana. En el peor de los casos el decorado, éste puede hacer el implante no sujetar al esqueleto, significando que debe ser quitado.

Las bacterias viajan alrededor en líquidos, tales como sangre, buscando una superficie para aferrarse conectado en. Una vez que son en el lugar, comienzan a crecer y a propagar, formando una capa protectora, conocida como biofilm.

Un equipo de investigación en Chalmers ahora ha mostrado que forma escamas una capa de graphene vertical las formas una superficie protectora que haga imposible para que las bacterias sujeten. En lugar, las bacterias son cortadas aparte por los copos afilados del graphene y matadas. Los implantes de recubrimiento con una capa de copos del graphene pueden por lo tanto ayudar a proteger al paciente contra la infección, a eliminar la necesidad del tratamiento antibiótico, y a reducir el riesgo de rechazo del implante. El osseointegration - el proceso por el cual la estructura del hueso viene la fijación el implante - no se perturba. De hecho, el graphene se ha mostrado para beneficiar a las células de hueso.

La universidad de Chalmers es un líder en el área de la investigación del graphene, pero los usos biológicos no comenzaron a materializar hasta hace unos años. Los investigadores vieron resultados contradictorios en estudios anteriores. Algunos mostraron que el graphene dañó las bacterias, otros que no eran afectados.

“Descubrimos que el parámetro dominante es orientar el graphene verticalmente. Si es horizontal, las bacterias no se dañan” dicen a Ivan Mijakovic, profesor en el departamento de la biología y de la ingeniería biológica.

Los copos afilados no dañan las células humanas. La razón es simple: una bacteria es un micrómetro - un milésimo de un milímetro - en diámetro, mientras que una célula humana es 25 micrómetros. Qué constituye un ataque mortal del cuchillo para una bacteria, es así pues, por lo tanto solamente una rayadura minúscula para una célula humana.

“Graphene tiene alto potencial para los usos de la salud. Pero más investigación es necesaria antes de que poder demandarla seamos totalmente seguros. Entre otras cosas, sabemos que el graphene no degrada fácilmente” dice Jie Sun, profesor adjunto en el departamento de la tecnología micra y Nanoscience.

Las buenas bacterias también son matadas por el graphene. Pero eso no es un problema, pues se localiza el efecto y el equilibrio de la microflora en la carrocería sigue siendo imperturbado.

“Queremos evitar que las bacterias creen una infección. Si no, usted puede necesitar los antibióticos, que podrían romper el equilibrio de bacterias normales y también aumentar el riesgo de resistencia antimicrobiana por los patógeno” dice Santosh Pandit, postdoc en la biología y la ingeniería biológica.

Los copos verticales del graphene no son una nueva invención, existiendo por algunos años. Pero los equipos de investigación de Chalmers son los primeros para utilizar el graphene vertical de esta manera. El paso siguiente para el equipo de investigación será probar los copos del graphene más lejos, recubriendo superficies del implante y estudiando el efecto sobre las células animales.

Chalmers cooperó con la atención sanitaria de Wellspect, compañía que hace los catéteres y otros instrumentos médicos, en esta investigación. Ahora continuarán con un segundo estudio. Los proyectos son financiados por Vinnova (una agencia de estatal sueca).

La fabricación del graphene vertical

Graphene se hace de los átomos de carbono. Es solamente una única capa atómica gruesa, y por lo tanto el material más fino del mundo. Graphene se hace en copos o películas. Es 200 veces más fuerte que el acero y tiene gracias muy buenos de la conductividad a su movilidad de electrón rápida. Graphene es también extremadamente sensible a las moléculas, que permite que sea utilizado en sensores.

Graphene se puede hacer por el CVD, o la deposición de vapor químico. El método se utiliza para crear una capa superficial fina en una muestra. La muestra se coloca en una cámara de vacío y se calienta a una temperatura alta al mismo tiempo que tres gases - generalmente hidrógeno, metano y argón - se liberan en la cámara. El alto calor hace las moléculas del gas reaccionar con uno a, y una capa delgada de los átomos de carbono se crea.

Para producir formas verticales del graphene, un proceso conocido como deposición de vapor químico Plasma-Aumentada, o PECVD, se utiliza. Entonces, un campo eléctrico - un plasma - es aplicado sobre la muestra, que hace el gas ser ionizada cerca de la superficie. Con el plasma, la capa de carbono crece verticalmente de la superficie, en vez de horizontalmente como con el CVD.

Fuente: https://www.chalmers.se/en/departments/bio/news/Pages/Spikes-of-graphene-can-kill-bacteria-on-implants.aspx

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