Forskere viser, at laser-induceret grafen dræber bakterier, modstår biobegroning

Forskere fra Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) har udviklet en ny måde at dræbe bakterier og forhindre biomedicinske implantater i at blive belagt med skadelig biofilm ved hjælp af lasere.

I deres undersøgelse, offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift ACS Nano, viste holdet, at ved at bruge en laser til at opvarme et tyndt ark kulstofatomer - kaldet grafen - placeret på overfladen af ​​et implantat, kunne de dræbe mere end 98 procent af methicillin- resistente Staphylococcus aureus (MRSA) bakterier, som er en væsentlig årsag til hospitalserhvervede infektioner.

Hvad mere er, ved fint at kontrollere intensiteten af ​​laseren var de i stand til at dræbe bakterierne uden at beskadige det underliggende væv, hvilket gør det til en lovende tilgang til at forhindre infektioner i implantater såsom kunstige led, hjerteklapper, stents og katetre.

Grafen er et materiale, der består af et enkelt lag af kulstofatomer arrangeret i et sekskantet gitter og har exceptionelle egenskaber, såsom at være ekstremt stærkt, fleksibelt, let og ledende for varme og elektricitet. Af disse grunde er grafen blevet grundigt undersøgt til en bred vifte af applikationer, herunder elektronik, energilagring og biomedicinske enheder.

NTU Singapore-holdet, ledet af lektor Javier García de Abajo, brugte grafen på grund af dets fremragende termiske egenskaber og dets evne til at omdanne lysenergi til varme, som gør det muligt hurtigt at dræbe bakterier.

Når en laser lyser på grafen, opvarmes materialet hurtigt, hvilket skaber en lokaliseret zone med høj temperatur, der er dødelig for bakterier. I deres eksperimenter fandt forskerne ud af, at den laser-inducerede grafen kunne dræbe MRSA-bakterier på få sekunder.

Udover at dræbe bakterier, forhindrede den laser-inducerede grafen også bakterierne i at danne en biofilm, som er et tyndt slimet lag af bakterier, gær og andre mikroorganismer, som kan vokse på overflader i kontakt med vand.

Laser-induceret grafen er en lovende tilgang til forebyggelse af infektioner i implantater. Det er effektivt til at dræbe bakterier og forhindre dannelsen af ​​biofilm uden at beskadige det underliggende væv.

Biofilm er et stort problem i sundhedsvæsenet, da de kan gøre det meget sværere at behandle infektioner og kan føre til kroniske lidelser. De er også en væsentlig årsag til enhedsrelaterede infektioner, som er infektioner, der opstår hos patienter, som har medicinsk udstyr implanteret i deres kroppe.

"Enhedsrelaterede infektioner er en alvorlig bekymring, da de kan føre til sepsis og andre livstruende tilstande," forklarer García de Abajo. "Det er vigtigt at udvikle nye strategier til at forhindre disse infektioner, og vi mener, at laser-induceret grafen kan være en lovende løsning."

Forskerne planlægger at videreudvikle deres teknologi og arbejde hen imod at bringe den på markedet. De mener også, at laser-induceret grafen kan have anvendelser ud over sundhedspleje, såsom i fødevareindustrien eller i vandrensningssystemer.