Il meccanismo e l'applicazione antibatterici del grafene

La cavità orale è un microecosistema complesso colonizzato da oltre 23.000 specie di batteri.In determinate situazioni, questi batteri possono causare direttamente malattie orali e persino avere un impatto sulla salute generale. Tuttavia, l’uso degli antibiotici presenta vari problemi, tra cui la rapida degradazione, il rilascio e lo sviluppo di resistenza agli antibiotici. Negli ultimi anni, l’attenzione della ricerca si è spostata verso lo sviluppo di materiali compositi con eccellenti proprietà antimicrobiche utilizzando nanomateriali. Attualmente, sul mercato sono comunemente utilizzati materiali antibatterici a base di ioni nanoargento e materiali antibatterici a base di grafene.In questo articolo introdurremo il meccanismo antibatterico del grafene e la sua applicazione nell'industria degli spazzolini da denti.

 

Il grafene è un nanomateriale di carbonio bidimensionale composto da atomi di carbonio disposti in un reticolo esagonale con orbitali ibridi sp2.I suoi derivati ​​includono grafene (G), ossido di grafene (GO) e ossido di grafene ridotto (rGO). Possiedono strutture chimiche superficiali tridimensionali uniche e strutture fisiche affilate. La ricerca ha dimostrato le eccezionali proprietà antibatteriche e la biocompatibilità del grafene e dei suoi derivati. Inoltre, fungono da trasportatori ideali per gli agenti antimicrobici, rendendoli altamente promettenti per varie applicazioni nei campi degli antimicrobici orali.

I vantaggi dimateriali antibatterici al grafene

1. Sicurezza e rispetto dell'ambiente, non tossico: L'uso prolungato del nanoargento può sollevare problemi di sicurezza a causapotenziale accumulazione e migrazione. Alte concentrazioni di argento possono essere altamente dannose per gli esseri umani e i mammiferi, poiché possono entrare nei mitocondri, negli embrioni, nel fegato, nel sistema circolatorio e in altre parti del corpo attraverso la respirazione. Gli studi hanno indicato che le particelle di nanoargento mostrano una tossicità maggiore rispetto ad altre nanoparticelle metalliche come alluminio e oro. Di conseguenza, l’Unione Europea mantiene una posizione cauta riguardo all’applicazione di materiali antimicrobici a base di nanoargento.Al contrario, i materiali antimicrobici a base di grafene utilizzano molteplici meccanismi sinergici di sterilizzazione fisica, come i “nano-coltelli”. Possono distruggere e inibire completamente la crescita battericasenza alcuna tossicità chimica. Questi materiali si integrano perfettamente con i materiali polimerici, in modo da garantirenessun distacco o migrazione materiale. La sicurezza e la stabilità dei materiali a base di grafene sono ben garantite. Ad esempio, nelle applicazioni pratiche dei prodotti, le pellicole/sacchetti per la conservazione degli alimenti in PE (polietilene) a base di grafene hanno ottenuto la certificazione di conformità per uso alimentare secondo il Regolamento (UE) 2020/1245 nell'Unione Europea.
2. Stabilità a lungo termine: I materiali a base di grafene dimostrano stabilità e durata superiori, fornendoun effetto antimicrobico duraturo per oltre 10 anni. Ciò garantisce che le loro proprietà antimicrobiche rimangano efficaci per lunghi periodi di utilizzo, rendendoli adatti per applicazioni a lungo termine nei prodotti per l'igiene orale.
3. Biocompatibilità e sicurezza:Il grafene, come materiale bidimensionale a base di carbonio, mostra eccellente biocompatibilità e sicurezza. È compatibile con una varietà di materiali a base di resina e può essere utilizzato in sicurezza nei prodotti per l'igiene orale senza causare effetti negativi sui tessuti orali o sulla salute generale.
4. Attività ad ampio spettro:I materiali a base di grafene mostrano attività antimicrobica ad ampio spettro,in grado di colpire una vasta gamma di batteri, compresi i ceppi Gram-positivi e Gram-negativi. Lo hanno dimostratotassi antibatterici del 99,9%contro Escherichia coli, Staphylococcus aureus e Candida albicans. Ciò li rende versatili e applicabili in varie condizioni di salute orale.

 

Il meccanismo antibatterico del grafene è il seguente:

Il meccanismo antibatterico del grafeneè stato ampiamente studiato da un team collaborativo internazionale. Compresi i ricercatori dell’Accademia cinese delle scienze, dell’IBM Watson Research Center e della Columbia University. Hanno fatto progressi significativi nello studio dei meccanismi molecolari dell’interazione tra grafene e membrane cellulari batteriche. Articoli recenti su questo argomento sono stati pubblicati sulla rivista “Nature Nanotechnology”.

Secondo la ricerca del team, il grafene ha la capacità di distruggere le membrane cellulari batteriche, portando alla fuoriuscita di sostanze intracellulari e alla morte dei batteri. Questa scoperta suggerisce che il grafene potrebbe potenzialmente fungere da “antibiotico” fisico non resistente. Lo studio rivela inoltre che il grafene non solo si inserisce nelle membrane cellulari batteriche, provocando tagli, ma estrae anche molecole di fosfolipidi direttamente dalla membrana, distruggendo così la struttura della membrana e uccidendo i batteri. Esperimenti di microscopia elettronica hanno fornito prove dirette di estese strutture vuote nelle membrane cellulari batteriche dopo l'interazione con il grafene ossidato, supportando i calcoli teorici. Questo fenomeno di estrazione delle molecole lipidiche e di rottura della membrana offre un nuovo meccanismo molecolare per comprendere la citotossicità e l’attività antibatterica dei nanomateriali. Faciliterà inoltre ulteriori ricerche sugli effetti biologici dei nanomateriali di grafene e sulle loro applicazioni in biomedicina.

 

L'applicazione antibatterica del grafene nell'industria degli spazzolini da denti:

 

A causa dei vantaggi sopra menzionati dei materiali compositi in grafene, il meccanismo e l'applicazione antibatterica del grafene hanno suscitato grande interesse da parte di ricercatori e professionisti nei settori correlati.

Spazzolini da denti antibatterici al grafene, introdotto daIl gruppo MARBON utilizza setole appositamente progettate realizzate con materiali nanocompositi di grafene. Quindi può inibire efficacemente la crescita e la riproduzione dei batteri, riducendo così il rischio di malattie orali.

Le setole sono morbide ma resistenti, consentono una pulizia delicata di denti e gengive proteggendo la salute dello smalto e delle gengive. Lo spazzolino presenta anche un design ergonomico dell'impugnatura che offre una presa comoda e un utilizzo conveniente.

Crediamo fermamente che questo spazzolino antibatterico offrirà un'esperienza di igiene orale eccezionale. Può rimuovere efficacemente la placca dentale e i residui di cibo. Inoltre, fornisce una protezione antibatterica di lunga durata, garantendo che la cavità orale rimanga fresca e sana.

 

 

Conclusione:

Gli spazzolini antibatterici al grafene rappresentano l'ultimo progresso nell'applicazione dei materiali in grafene nel campo antibatterico. Con il loro vasto potenziale, gli spazzolini antibatterici al grafene sono destinati a rivoluzionare l’igiene orale, offrendo alle persone un’esperienza di igiene orale più sana e confortevole. Con il progresso della ricerca sui materiali in grafene, gli spazzolini antibatterici in grafene svolgeranno un ruolo sempre più significativo nel promuovere la salute e il benessere orale.