Den antibakterielle mekanisme og anvendelse af grafen

Mundhulen er et komplekst mikroøkosystem med over 23.000 arter af bakterier, der koloniserer det.I visse situationer kan disse bakterier direkte forårsage orale sygdomme og endda påvirke det generelle helbred. Brugen af ​​antibiotika giver imidlertid forskellige problemer, herunder hurtig nedbrydning af lægemidler, frigivelse og udvikling af antibiotikaresistens. I de senere år er forskningsfokus skiftet mod udvikling af kompositmaterialer med fremragende antimikrobielle egenskaber ved hjælp af nanomaterialer. I øjeblikket er nanosølv-ion-baserede antibakterielle materialer og grafen-baserede antibakterielle materialer almindeligt anvendt på markedet.I denne artikel vil vi introducere den antibakterielle mekanisme og anvendelse af grafen i tandbørsteindustrien.

 

Grafen er et todimensionelt kulstofnanomateriale sammensat af kulstofatomer arrangeret i et sekskantet gitter med sp2 hybridiserede orbitaler.Dens derivater omfatter grafen (G), grafenoxid (GO) og reduceret grafenoxid (rGO). De besidder unikke tredimensionelle overfladekemiske strukturer og skarpe fysiske kantstrukturer. Forskning har vist de fremragende antibakterielle egenskaber og biokompatibilitet af grafen såvel som dets derivater. Desuden fungerer de som ideelle bærere for antimikrobielle midler, hvilket gør dem meget lovende til forskellige anvendelser inden for orale antimikrobielle områder.

Fordelene vedgrafen antibakterielle materialer

1. Sikkerhed og miljøvenlighed, ikke-giftig: Langvarig brug af nanosølv kan give anledning til sikkerhedsmæssige betænkeligheder pgapotentiel akkumulering og migration. Høje koncentrationer af sølv kan være yderst skadelige for mennesker og pattedyr, da det kan trænge ind i mitokondrier, embryoner, lever, kredsløbssystemer og andre dele af kroppen gennem respiration. Undersøgelser har vist, at nanosølvpartikler udviser stærkere toksicitet sammenlignet med andre metalnanopartikler såsom aluminium og guld. Som følge heraf fastholder Den Europæiske Union en forsigtig holdning med hensyn til anvendelsen af ​​antimikrobielle nanosølvmaterialer.I modsætning hertil, grafen-baserede antimikrobielle materialer bruger flere synergistiske fysiske steriliseringsmekanismer, såsom "nano-knive." De kan fuldstændig ødelægge og hæmme bakterievækstuden nogen kemisk toksicitet. Disse materialer integreres problemfrit med polymermaterialer for at sikreingen materiale løsrivelse eller migration. Sikkerheden og stabiliteten af ​​grafen-baserede materialer er godt garanteret. For eksempel i praktiske produktapplikationer har grafenbaserede PE (polyethylen) fødevarekonserveringsfilm/poser opnået certificering for fødevarekvalitet i henhold til forordning (EU) 2020/1245 i EU.
2. Langsigtet stabilitet: Grafen-baserede materialer demonstrerer overlegen stabilitet og holdbarhed, hvilket giveren langvarig antimikrobiel effekt i over 10 år. Dette sikrer, at deres antimikrobielle egenskaber forbliver effektive over længere brugsperioder, hvilket gør dem velegnede til langsigtede anvendelser i mundhygiejneprodukter.
3. Biokompatibilitet og sikkerhed:Grafen, som et todimensionelt kulstofbaseret materiale, udviser fremragende biokompatibilitet og sikkerhed. Det er kompatibelt med en række forskellige harpiksbaserede materialer og kan sikkert bruges i mundplejeprodukter uden at forårsage skadelige virkninger på oralt væv eller det generelle helbred.
4. Bredspektret aktivitet:Grafenbaserede materialer udviser bredspektret antimikrobiel aktivitet,i stand til at målrette en bred vifte af bakterier, herunder både Gram-positive og Gram-negative stammer. De har vistantibakterielle rater på 99,9 %mod Escherichia coli, Staphylococcus aureus og Candida albicans. Dette gør dem alsidige og anvendelige i forskellige orale sundhedstilstande.

 

Den antibakterielle mekanisme af grafen er som følger:

Den antibakterielle mekanisme af grafener blevet grundigt undersøgt af et internationalt samarbejdshold. Herunder forskerne fra det kinesiske videnskabsakademi, IBM Watson Research Center og Columbia University. De har gjort betydelige fremskridt med at studere de molekylære mekanismer for interaktionen mellem grafen og bakterielle cellemembraner. Nylige artikler om dette emne er blevet offentliggjort i tidsskriftet "Nature Nanotechnology."

Ifølge holdets forskning har grafen evnen til at forstyrre bakterielle cellemembraner, hvilket fører til lækage af intracellulære stoffer og bakteriel død. Denne opdagelse antyder, at grafen potentielt kan tjene som et ikke-resistent fysisk "antibiotikum." Undersøgelsen afslører endvidere, at grafen ikke kun indsætter sig selv i bakterielle cellemembraner, hvilket forårsager nedskæringer, men også ekstraherer fosfolipidmolekyler direkte fra membranen og derved forstyrrer membranstrukturen og dræber bakterier. Elektronmikroskopi-eksperimenter har givet direkte bevis for omfattende tomrumsstrukturer i bakterielle cellemembraner efter interaktion med oxideret grafen, hvilket understøtter de teoretiske beregninger. Dette fænomen med lipidmolekyleekstraktion og membranafbrydelse tilbyder en ny molekylær mekanisme til at forstå nanomaterialers cytotoksicitet og antibakterielle aktivitet. Det vil også lette yderligere forskning i de biologiske virkninger af grafen nanomaterialer og deres anvendelser i biomedicin.

 

Den antibakterielle applikation af grafen i tandbørsteindustrien:

 

På grund af ovenstående fordele ved grafenkompositmaterialer har grafen antibakteriel mekanisme og anvendelse tiltrukket stor interesse fra forskere og fagfolk i relaterede industrier.

Grafen antibakterielle tandbørster, introduceret afMARBON-gruppen, bruger specialdesignede børster lavet af grafen nanokompositmaterialer. Så det kan effektivt hæmme væksten og reproduktionen af ​​bakterier og derved reducere risikoen for orale sygdomme.

Børstehårene er bløde, men alligevel modstandsdygtige, hvilket giver mulighed for skånsom rensning af tænder og tandkød, mens de beskytter emalje og tandkøds sundhed. Tandbørsten har også et ergonomisk håndtagsdesign, der giver et behageligt greb og praktisk brug.

Vi er overbevist om, at denne antibakterielle tandbørste vil levere en enestående mundplejeoplevelse. Det kan effektivt fjerne tandplak og madrester. Derudover giver den langvarig antibakteriel beskyttelse, hvilket sikrer, at din mundhule forbliver frisk og sund.

 

 

Konklusion:

Grafen antibakterielle tandbørster repræsenterer det seneste fremskridt inden for anvendelsen af ​​grafenmaterialer på det antibakterielle område. Med deres enorme potentiale er grafen antibakterielle tandbørster sat til at revolutionere mundpleje og give individer en sundere og mere behagelig mundplejeoplevelse. Efterhånden som forskningen i grafenmateriale skrider frem, vil antibakterielle tandbørster af grafen spille en stadig større rolle i at fremme oral sundhed og velvære.