Графеновый «шипованный» мат с технологией обычного магнита для холодильника борется с устойчивостью к антибиотикам

Графен обладает сильными бактерицидными свойствами и может стать прорывом в борьбе с устойчивыми к антибиотикам бактериями. Однако до сих пор не было эффективных способов контролировать эти свойства, что мешало использовать потенциал графена в здравоохранении.

Исследователи из Технологического университета Чалмерса (Швеция) решили проблему, применив технологию, аналогичную используемой в обычном магните для холодильника. Результатом стала ультратонкая поверхность, напоминающая иглоукалывание, которую можно использовать в качестве покрытия для катетеров и имплантатов — она убивает 99,99% всех бактерий на поверхности.

Большинство внутрибольничных инфекций связано с использованием медицинских изделий (катетеров, протезов тазобедренного и коленного суставов, зубных имплантатов), через поверхность которых бактерии могут проникать в организм.

Исследователи ранее показали, что вертикально ориентированные чешуйки графена не позволяют бактериям прикрепиться к поверхности. Вместо этого бактерии разрезаются на части об острые, как бритва, чешуйки и погибают.

«Мы разрабатываем ультратонкий антибактериальный материал на основе графена, который можно наносить на любые поверхности, включая медицинские приборы и имплантаты. Поскольку графен физически предотвращает прикрепление бактерий, он не способствует росту антибиотикорезистентности, в отличие от химических альтернатив, таких как антибиотики», — говорит профессор Иван Миякович.

Убивает 99,99% бактерий на поверхности

До сих пор бактерицидные свойства графена можно было контролировать только в одном направлении — по направлению потока в процессе производства. Это не позволяло применять материал на поверхностях медицинских устройств.

Теперь исследователи нашли способ контролировать эффекты графена в нескольких направлениях с высокой степенью однородности ориентации.

«Этот новый метод ориентации позволяет интегрировать нанопластинки графена в пластиковые медицинские поверхности и получить антибактериальное покрытие, убивающее 99,99% пытающихся прикрепиться бактерий. Это открывает путь к гораздо большей гибкости при производстве бактерицидных медицинских устройств с графеном», — говорит профессор Роланд Кадар.

Беспрецедентная эффективность за счёт контроля магнитных полей

Расположив постоянные магниты по круговой схеме (массив Халбаха), исследователи создали внутри массива однородное магнитное поле, которое позволило равномерно ориентировать графен и достичь высокого бактерицидного эффекта на поверхностях любой формы.

Метод, описанный в журнале Advanced Functional Materials, усиливает и выравнивает магнитное поле внутри массива, ослабляя его с другой стороны, что обеспечивает сильную однонаправленную ориентацию графена.

«Это первый случай, когда метод массива Халбаха использовался для ориентации графена в полимерном нанокомпозите. Увидев результаты, мы хотим внедрить эти графеновые пластины в систему здравоохранения, чтобы снизить число внутрибольничных инфекций, страдания пациентов и противодействовать антибиотикорезистентности», — говорит исследователь Вайни Гай.

Новая технология ориентации также имеет значительный потенциал в других областях: в аккумуляторах, суперконденсаторах, датчиках и прочных водостойких упаковочных материалах.