Vật liệu mỏng nhất thế giới có thể ngăn ngừa nhiễm trùng cấy ghép
Chỉ dày một nguyên tử, graphene là vật liệu mỏng nhất mà con người biết đến. Do tính dẫn điện cao, graphene có thể được sử dụng trong các thiết bị điện tử khác nhau như màn hình điện thoại và bộ sạc. Nghiên cứu mới bổ sung thêm vào danh sách các công dụng của vật liệu này, vì một lớp mỏng graphene được tìm thấy có tác dụng kháng khuẩn.
Graphene được tìm thấy vào năm 2002, khi một chuyên gia về vật liệu mỏng hiển vi quyết định thử nghiệm với các lớp carbon rất mỏng.
Kết quả "siêu vật liệu" hiện được biết đến là một trong những vật liệu mạnh nhất thế giới - trên thực tế, nó cứng hơn thép 200 lần - cũng như mỏng nhất.
Được chế tạo dưới dạng mảnh hoặc màng, graphene dẫn điện hơn đồng.
Trước đây, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm đặt các mảnh graphene theo chiều dọc để mở rộng ứng dụng của nó.
Mặc dù cấu trúc graphene như những “gai” thẳng đứng không phải là sáng tạo, nhưng các nhà khoa học tại Đại học Công nghệ Chalmers ở Gothenburg, Thụy Điển, là những người đầu tiên chứng minh rằng việc đặt các mảnh theo chiều dọc sẽ tiêu diệt vi khuẩn và ngăn ngừa nhiễm trùng trong mô cấy phẫu thuật.
Các phát hiện - hiện đã được xuất bản trên tạp chí Giao diện vật liệu nâng cao - đặc biệt có ý nghĩa do nghiên cứu trước đây mang lại kết quả trái ngược nhau, với một số thử nghiệm cho thấy nó tiêu diệt vi khuẩn và những người khác khiến vi khuẩn không bị tổn thương.
“Chúng tôi phát hiện ra rằng tham số quan trọng là định hướng graphene theo chiều dọc,” đồng tác giả nghiên cứu Ivan Mijakovic, giáo sư tại Khoa Sinh học và Kỹ thuật Sinh học tại Đại học Công nghệ Chalmers, cho biết. Ông giải thích: “Nếu nó nằm ngang, vi khuẩn không bị tổn hại.
Graphene có thể mang lại lợi ích như thế nào khi cấy ghép
Theo Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA), cấy ghép y tế là “thiết bị hoặc mô được đặt bên trong hoặc trên bề mặt cơ thể”. Một số bộ phận cấy ghép này có thể thay thế các bộ phận cơ thể, chẳng hạn như bộ phận giả ở hông hoặc đầu gối, hoặc chúng có thể chỉ hỗ trợ hoạt động tốt của các cơ quan khác.
FDA cảnh báo rằng nhiễm trùng thường đi kèm với cấy ghép - đặc biệt là ngay sau khi phẫu thuật. Mặc dù thông thường những bệnh nhiễm trùng như vậy có thể được điều trị bằng các loại thuốc thích hợp, nhưng trong một số trường hợp, cấy ghép phải được loại bỏ hoàn toàn.
Tuy nhiên, nghiên cứu mới cho thấy rằng việc đặt các mảnh graphene theo chiều dọc trên bề mặt của thiết bị cấy ghép sẽ tạo thành một lá chắn bảo vệ “có gai” ngăn vi khuẩn bám vào và ngăn chúng bám vào.
Điều quan trọng, lớp bảo vệ này không gây hại cho các tế bào của con người; tế bào của con người lớn gấp 25 lần vi khuẩn. Video dưới đây giải thích chi tiết hơn về cách hoạt động của các gai graphene.
Đồng tác giả nghiên cứu Jie Sun, phó giáo sư tại Khoa Công nghệ Vi mô và Khoa học nano tại Đại học Công nghệ Chalmers, cho biết: “Graphene có tiềm năng cao cho các ứng dụng y tế.
Giảm thiểu nguy cơ đào thải mô cấy, loại bỏ thuốc kháng sinh không cần thiết và bảo vệ chống nhiễm trùng chỉ là một số ứng dụng trong số này.
Tuy nhiên, ông cảnh báo, “cần phải nghiên cứu thêm trước khi chúng tôi có thể khẳng định [graphene] hoàn toàn an toàn. Trong số những thứ khác, chúng tôi biết rằng graphene không dễ bị phân hủy ”.
“Chúng tôi muốn ngăn vi khuẩn tạo ra nhiễm trùng. Nếu không, bạn có thể cần thuốc kháng sinh, có thể phá vỡ sự cân bằng của vi khuẩn bình thường và cũng làm tăng nguy cơ kháng thuốc của các tác nhân gây bệnh ”.
Tác giả nghiên cứu đầu tiên Santosh Pandit, Khoa Sinh học và Kỹ thuật Sinh học, Đại học Công nghệ Chalmers
