Antibakterielle anvendelser af grafenoxider

Bakterielle infektioner er blandt de største trusler mod menneskers sundhed. Imidlertid, på grund af den stigende spredning af multiresistente bakterier, den nuværende antibiotikaforsyning synes at være utilstrækkelig, hvilket gør det nødvendigt at udforske nye antibakterielle midler. Nano-antibakterielle midler repræsenterer en ny strategi for bakteriel behandling. Sammenlignet med antibiotika, Nano-antibakterielle midler har to fordele:(1) bredspektrede bakteriedræbende virkninger mod Gram-positive og Gram-negative bakterier og (2) langvarige bakteriedræbende virkninger på grund af deres ekstraordinære stabilitet. Der er betydelige forskelle i de antibakterielle mekanismer mellem antibiotika og nano-antibakterielle midler. Antibiotika kan forhindre bakterievækst ved at hæmme syntesen af ​​målbiomolekyler i bakterier, inklusive cellevæggen, DNA og proteiner. Nano-antibakterielle midler dræber bakterier gennem membranødelæggelse, oxidativ stress respons, og interaktioner med cytosoliske molekyler (lipider, proteiner, DNA, etc.).

Grafenoxid (GO) har antibakterielle applikationer. En anmeldelse med titlen "Antibacterial Applications of Graphene Oxides:Structure-Activity Relationships, Molekylær initierende begivenheder og biosikkerhed, " offentliggjort i Videnskabsbulletin , diskuterer primært struktur-aktivitet-relationerne (SAR'er) involveret i GO-induceret antibakteriel virkning, de molekylære initierende begivenheder (MIE'er), og biosikkerheden ved antibakterielle applikationer.

GO besidder en unik todimensionel (2-D) honeycombed hydrofob planstruktur og hydrofile grupper, inklusive carboxyl (-COOH) og hydroxyl (-OH) grupper på dens kant, som bestemmer dens fremragende antibakterielle aktivitet. Blandt disse antibakterielle mekanismer, denne anmeldelse opsummerer interaktionerne mellem GO og bakteriemembranen, især MIE'ernes betydningsfulde rolle, inklusive redoxreaktioner med biomolekyler, mekanisk ødelæggelse af membraner, og katalyse af ekstracellulære metabolitter. Gennemgangen diskuterer også i detaljer den fysisk-kemiske effekt af GO på den bakterielle membran, såsom fosfolipidperoxidation, indskud, indpakning og fangsteffekten, lipid ekstraktion, og frie radikaler induceret af GO.

Desuden, denne anmeldelse diskuterer effekten af ​​størrelse, form og overfladefunktionalitet på antibakteriel aktivitet for at udarbejde SAR'erne, opsummerer også de antibakterielle nanoprodukter, der kan bruges til biomedicinsk, miljø- og fødevaretekniske applikationer. Forskerne diskuterer også biosikkerheden af ​​GO, når det bruges i det biomedicinske område, i betragtning af, at direkte eksponering af GO-baserede antibakterielle midler til humane celler kan inducere uønskede farlige virkninger. Derfor, forskere skal være meget opmærksomme på lækage og frigivelse af GO til blod, mens de bruger GO-belagte biomedicinske anordninger.

Endelig, gennemgangen diskuterer mulig fremtidig forskning og udfordringerne ved at bruge GO som et nyt nano-antibakterielt middel, såsom at forstå de interaktioner, der forekommer ved GO-bakteriegrænseflader, udforskningen af ​​GO-baserede nanokompositter for at opnå synergistiske antibakterielle effekter, og immobilisering af GO til antibakteriel brug.