مکانیسم و ​​کاربرد ضد باکتری گرافن

حفره دهان یک میکرواکوسیستم پیچیده با بیش از 23000 گونه باکتری در آن است.در شرایط خاص، این باکتری ها می توانند مستقیماً باعث بیماری های دهان شوند و حتی بر سلامت کلی تأثیر بگذارند. با این حال، استفاده از آنتی بیوتیک ها مسائل مختلفی از جمله تخریب سریع دارو، آزادسازی و ایجاد مقاومت آنتی بیوتیکی را به همراه دارد. در سال های اخیر، تمرکز تحقیقات به سمت توسعه مواد کامپوزیتی با خواص ضد میکروبی عالی با استفاده از نانومواد تغییر کرده است. در حال حاضر، مواد ضد باکتری مبتنی بر یون نانو نقره و مواد ضد باکتری مبتنی بر گرافن معمولاً در بازار استفاده می‌شوند.در این مقاله به معرفی مکانیسم و ​​کاربرد ضد باکتری گرافن در صنعت مسواک می پردازیم.

 

گرافن یک نانو ماده کربنی دوبعدی است که از اتم‌های کربن تشکیل شده است که در یک شبکه شش ضلعی با اوربیتال‌های هیبرید شده sp2 قرار گرفته‌اند.مشتقات آن شامل گرافن (G)، اکسید گرافن (GO) و اکسید گرافن احیا شده (rGO) است. آنها دارای ساختارهای شیمیایی سطح سه بعدی منحصر به فرد و ساختارهای لبه فیزیکی تیز هستند. تحقیقات خواص ضد باکتریایی برجسته و زیست سازگاری گرافن و همچنین مشتقات آن را نشان داده است. علاوه بر این، آنها به عنوان حامل های ایده آل برای عوامل ضد میکروبی عمل می کنند و آنها را برای کاربردهای مختلف در زمینه های ضد میکروبی دهان بسیار امیدوارکننده می کند.

مزیت هایمواد ضد باکتری گرافن

1. ایمنی و سازگاری با محیط زیست، غیر سمی: استفاده طولانی مدت از نانو نقره می تواند نگرانی های ایمنی را ایجاد کندتجمع و مهاجرت بالقوه. غلظت بالای نقره می تواند برای انسان و پستانداران بسیار مضر باشد، زیرا ممکن است از طریق تنفس وارد میتوکندری، جنین، کبد، سیستم گردش خون و سایر قسمت های بدن شود. مطالعات نشان داده اند که ذرات نانو نقره سمیت قوی تری نسبت به سایر نانوذرات فلزی مانند آلومینیوم و طلا از خود نشان می دهند. در نتیجه، اتحادیه اروپا مواضع محتاطانه ای را در مورد استفاده از مواد ضد میکروبی نانو نقره حفظ می کند.در مقابلمواد ضد میکروبی مبتنی بر گرافن از چندین مکانیسم استریلیزاسیون فیزیکی هم افزایی مانند "نانو چاقوها" استفاده می کنند. آنها می توانند به طور کامل رشد باکتری ها را از بین ببرند و از آن جلوگیری کنندبدون هیچ گونه سمیت شیمیایی. این مواد به طور یکپارچه با مواد پلیمری ادغام می شوند تا اطمینان حاصل شودبدون جدا شدن یا مهاجرت مادی. ایمنی و پایداری مواد مبتنی بر گرافن به خوبی تضمین شده است. برای مثال، در برنامه‌های کاربردی محصول، فیلم‌ها/کیسه‌های نگهدارنده مواد غذایی مبتنی بر PE (پلی اتیلن) ​​بر اساس مقررات (EU) 2020/1245 در اتحادیه اروپا، گواهینامه انطباق با درجه مواد غذایی را دریافت کرده‌اند.
2. پایداری بلند مدت: مواد مبتنی بر گرافن پایداری و دوام برتر را نشان می‌دهنداثر ضد میکروبی طولانی مدت برای بیش از 10 سال. این تضمین می‌کند که خواص ضد میکروبی آن‌ها در طول دوره‌های استفاده طولانی‌مدت موثر باقی می‌مانند و آنها را برای کاربردهای طولانی‌مدت در محصولات بهداشت دهان مناسب می‌سازد.
3. زیست سازگاری و ایمنی:گرافن، به عنوان یک ماده دو بعدی مبتنی بر کربن، زیست سازگاری و ایمنی بسیار خوبی از خود نشان می دهد. این با انواع مواد مبتنی بر رزین سازگار است و می‌تواند به طور ایمن در محصولات مراقبت از دهان بدون ایجاد هیچ گونه اثرات نامطلوبی بر بافت‌های دهان یا سلامت کلی استفاده شود.
4. فعالیت گسترده:مواد مبتنی بر گرافن فعالیت ضد میکروبی با طیف وسیعی از خود نشان می‌دهند.قادر به هدف قرار دادن طیف وسیعی از باکتری ها استاز جمله سویه های گرم مثبت و گرم منفی. نشان داده اندنرخ آنتی باکتریال 99.9٪در برابر اشریشیا کلی، استافیلوکوکوس اورئوس و کاندیدا آلبیکنس. این باعث می شود آنها همه کاره باشند و در شرایط مختلف سلامت دهان قابل استفاده باشند.

 

مکانیسم ضد باکتری گرافن به شرح زیر است:

مکانیسم ضد باکتری گرافنبه طور گسترده توسط یک تیم مشترک بین المللی مورد مطالعه قرار گرفته است. از جمله محققان آکادمی علوم چین، مرکز تحقیقات IBM Watson و دانشگاه کلمبیا. آنها در مطالعه مکانیسم های مولکولی برهمکنش بین گرافن و غشای سلولی باکتری پیشرفت قابل توجهی داشته اند. مقالات اخیر در مورد این موضوع در مجله "Nature Nanotechnology" منتشر شده است.

بر اساس تحقیقات این تیم، گرافن این توانایی را دارد که غشای سلولی باکتری را مختل کند و منجر به نشت مواد درون سلولی و مرگ باکتری شود. این کشف نشان می دهد که گرافن می تواند به طور بالقوه به عنوان یک "آنتی بیوتیک" فیزیکی غیرمقاوم عمل کند. این مطالعه همچنین نشان می‌دهد که گرافن نه تنها خود را به غشای سلولی باکتری وارد می‌کند و باعث بریدگی می‌شود، بلکه مولکول‌های فسفولیپید را مستقیماً از غشاء استخراج می‌کند و در نتیجه ساختار غشاء را مختل می‌کند و باکتری‌ها را از بین می‌برد. آزمایش‌های میکروسکوپ الکترونی شواهد مستقیمی از ساختارهای خالی گسترده در غشای سلولی باکتری‌ها پس از برهمکنش با گرافن اکسید شده ارائه کرده‌اند که از محاسبات نظری پشتیبانی می‌کند. این پدیده استخراج مولکول لیپید و اختلال غشاء یک مکانیسم مولکولی جدید برای درک سمیت سلولی و فعالیت ضد باکتریایی نانومواد ارائه می دهد. همچنین تحقیقات بیشتر در مورد اثرات بیولوژیکی نانومواد گرافن و کاربردهای آنها در زیست پزشکی را تسهیل خواهد کرد.

 

کاربرد ضد باکتری گرافن در صنعت مسواک:

 

با توجه به مزایای فوق مواد کامپوزیت گرافن، مکانیسم و ​​کاربرد ضد باکتری گرافن توجه زیادی را از سوی محققان و متخصصان صنایع مرتبط به خود جلب کرده است.

مسواک های ضد باکتری گرافن، معرفی شده توسطگروه MARBON، از موهای طراحی شده ویژه ساخته شده از مواد نانوکامپوزیت گرافن استفاده می کند. بنابراین می تواند به طور موثری از رشد و تولید مثل باکتری ها جلوگیری کند و در نتیجه خطر ابتلا به بیماری های دهان را کاهش دهد.

موها نرم و در عین حال قابل ارتجاع هستند و در عین حال از سلامت مینای دندان و لثه محافظت می کنند و به آرامی دندان ها و لثه ها را تمیز می کنند. این مسواک همچنین دارای طراحی دسته ارگونومیک است که گرفتن راحت و استفاده راحت را فراهم می کند.

ما کاملاً معتقدیم که این مسواک ضد باکتری یک تجربه استثنایی از مراقبت از دهان را ارائه می دهد. می تواند به طور موثر پلاک های دندانی و بقایای مواد غذایی را از بین ببرد. علاوه بر این، محافظت طولانی مدت ضد باکتریایی را فراهم می کند و اطمینان حاصل می کند که حفره دهان شما تازه و سالم می ماند.

 

 

نتیجه گیری:

مسواک های ضد باکتری گرافن نشان دهنده آخرین پیشرفت در کاربرد مواد گرافن در زمینه ضد باکتری است. مسواک‌های ضد باکتری گرافن با پتانسیل گسترده‌ای که دارند، انقلابی در مراقبت از دهان ایجاد می‌کنند و تجربه مراقبت از دهان سالم‌تر و راحت‌تری را برای افراد فراهم می‌کنند. با پیشرفت تحقیقات مواد گرافن، مسواک های ضد باکتری گرافن نقش فزاینده ای در ارتقای سلامت و تندرستی دهان و دندان خواهند داشت.