Cơ chế kháng khuẩn và ứng dụng của graphene

Khoang miệng là một hệ sinh thái vi mô phức tạp với hơn 23.000 loài vi khuẩn cư trú trong đó.Trong một số trường hợp nhất định, những vi khuẩn này có thể trực tiếp gây ra các bệnh về răng miệng và thậm chí ảnh hưởng đến sức khỏe tổng thể. Tuy nhiên, việc sử dụng kháng sinh gây ra nhiều vấn đề khác nhau, bao gồm phân hủy, giải phóng thuốc nhanh chóng và phát triển tình trạng kháng kháng sinh. Trong những năm gần đây, trọng tâm nghiên cứu đã chuyển sang phát triển vật liệu composite có đặc tính kháng khuẩn tuyệt vời bằng vật liệu nano. Hiện nay, vật liệu kháng khuẩn dựa trên ion nano bạc và vật liệu kháng khuẩn dựa trên graphene được sử dụng phổ biến trên thị trường.Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu cơ chế và ứng dụng kháng khuẩn của graphene trong ngành bàn chải đánh răng.

 

Graphene là vật liệu nano carbon hai chiều bao gồm các nguyên tử carbon sắp xếp thành mạng lục giác với các quỹ đạo lai hóa sp2.Các dẫn xuất của nó bao gồm graphene (G), graphene oxit (GO) và graphene oxit khử (rGO). Chúng sở hữu cấu trúc hóa học bề mặt ba chiều độc đáo và cấu trúc cạnh vật lý sắc nét. Nghiên cứu đã chứng minh đặc tính kháng khuẩn và tương thích sinh học vượt trội của graphene cũng như các dẫn xuất của nó. Hơn nữa, chúng đóng vai trò là chất mang lý tưởng cho các chất chống vi trùng, khiến chúng có triển vọng cao cho các ứng dụng khác nhau trong lĩnh vực kháng khuẩn đường uống.

Ưu điểm củavật liệu kháng khuẩn graphene

1. An toàn và thân thiện với môi trường, không độc hại: Việc sử dụng nano bạc kéo dài có thể làm tăng mối lo ngại về an toàn dotiềm năng tích lũy và di cư. Nồng độ bạc cao có thể gây hại lớn cho con người và động vật có vú vì nó có thể xâm nhập vào ty thể, phôi, gan, hệ tuần hoàn và các bộ phận khác của cơ thể thông qua hô hấp. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hạt nano bạc có độc tính mạnh hơn so với các hạt nano kim loại khác như nhôm và vàng. Do đó, Liên minh Châu Âu duy trì lập trường thận trọng liên quan đến việc ứng dụng vật liệu kháng khuẩn nano bạc.Ngược lại, vật liệu kháng khuẩn dựa trên graphene sử dụng nhiều cơ chế khử trùng vật lý tổng hợp, chẳng hạn như “dao nano”. Chúng có thể tiêu diệt và ức chế hoàn toàn sự phát triển của vi khuẩnkhông có bất kỳ độc tính hóa học. Những vật liệu này tích hợp liền mạch với vật liệu polymer, để đảm bảokhông có sự tách rời hoặc di chuyển vật chất. Sự an toàn và ổn định của vật liệu dựa trên graphene được đảm bảo tốt. Ví dụ, trong các ứng dụng sản phẩm thực tế, màng/túi bảo quản thực phẩm PE (polyethylene) gốc graphene đã đạt được chứng nhận tuân thủ cấp thực phẩm theo Quy định (EU) 2020/1245 tại Liên minh Châu Âu.
2. Sự ổn định lâu dài: Vật liệu dựa trên graphene thể hiện độ ổn định và độ bền vượt trội, mang lạitác dụng kháng khuẩn lâu dài trong hơn 10 năm. Điều này đảm bảo đặc tính kháng khuẩn của chúng vẫn có hiệu quả trong thời gian sử dụng kéo dài, khiến chúng phù hợp để sử dụng lâu dài trong các sản phẩm vệ sinh răng miệng.
3. Tương thích sinh học và an toàn:Graphene, là vật liệu gốc carbon hai chiều, thể hiện khả năng tương thích sinh học và an toàn tuyệt vời. Nó tương thích với nhiều loại vật liệu gốc nhựa và có thể được sử dụng an toàn trong các sản phẩm chăm sóc răng miệng mà không gây ra bất kỳ tác dụng phụ nào đối với mô miệng hoặc sức khỏe tổng thể.
4. Hoạt động phổ rộng:Vật liệu dựa trên graphene thể hiện hoạt tính kháng khuẩn phổ rộng,có khả năng nhắm mục tiêu vào nhiều loại vi khuẩn, bao gồm cả chủng gram dương và gram âm. Họ đã thể hiệntỷ lệ kháng khuẩn 99,9%chống lại Escherichia coli, Staphylococcus aureus và Candida albicans. Điều này làm cho chúng linh hoạt và có thể áp dụng trong các tình trạng sức khỏe răng miệng khác nhau.

 

Cơ chế kháng khuẩn của graphene như sau:

Cơ chế kháng khuẩn của grapheneđã được nghiên cứu rộng rãi bởi một nhóm hợp tác quốc tế. Bao gồm các nhà nghiên cứu từ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, Trung tâm Nghiên cứu IBM Watson và Đại học Columbia. Họ đã đạt được tiến bộ đáng kể trong việc nghiên cứu cơ chế phân tử của sự tương tác giữa graphene và màng tế bào vi khuẩn. Các bài báo gần đây về chủ đề này đã được công bố trên tạp chí “Công nghệ nano tự nhiên”.

Theo nghiên cứu của nhóm, graphene có khả năng phá vỡ màng tế bào vi khuẩn, dẫn đến rò rỉ các chất nội bào và làm vi khuẩn chết. Khám phá này cho thấy graphene có khả năng đóng vai trò như một loại “kháng sinh” vật lý không kháng thuốc. Nghiên cứu còn tiết lộ thêm rằng graphene không chỉ tự chèn vào màng tế bào vi khuẩn, gây ra vết cắt mà còn chiết xuất các phân tử phospholipid trực tiếp từ màng, từ đó phá vỡ cấu trúc màng và tiêu diệt vi khuẩn. Các thí nghiệm kính hiển vi điện tử đã cung cấp bằng chứng trực tiếp về cấu trúc khoảng trống rộng rãi trong màng tế bào vi khuẩn sau khi tương tác với graphene bị oxy hóa, hỗ trợ cho các tính toán lý thuyết. Hiện tượng chiết xuất phân tử lipid và phá vỡ màng này mang lại một cơ chế phân tử mới để tìm hiểu độc tính tế bào và hoạt động kháng khuẩn của vật liệu nano. Nó cũng sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sâu hơn về tác dụng sinh học của vật liệu nano graphene và ứng dụng của chúng trong y sinh.

 

Ứng dụng kháng khuẩn của graphene trong ngành bàn chải đánh răng:

 

Do những ưu điểm trên của vật liệu composite graphene, cơ chế và ứng dụng kháng khuẩn của graphene đã thu hút được sự quan tâm lớn từ các nhà nghiên cứu và chuyên gia trong các ngành liên quan.

Bàn chải đánh răng kháng khuẩn bằng graphene, được giới thiệu bởiNhóm MARBON, sử dụng lông bàn chải được thiết kế đặc biệt làm từ vật liệu nanocompozit graphene. Vì vậy nó có thể ức chế hiệu quả sự phát triển và sinh sản của vi khuẩn, từ đó làm giảm nguy cơ mắc các bệnh về răng miệng.

Lông bàn chải mềm nhưng đàn hồi, cho phép làm sạch răng và nướu nhẹ nhàng đồng thời bảo vệ sức khỏe men răng và nướu. Bàn chải đánh răng còn có thiết kế tay cầm tiện dụng mang lại cảm giác cầm nắm thoải mái và sử dụng thuận tiện.

Chúng tôi tin chắc rằng bàn chải đánh răng kháng khuẩn này sẽ mang lại trải nghiệm chăm sóc răng miệng đặc biệt. Nó có thể loại bỏ mảng bám răng và mảnh vụn thức ăn một cách hiệu quả. Ngoài ra, nó còn cung cấp khả năng bảo vệ kháng khuẩn lâu dài, đảm bảo khoang miệng của bạn luôn tươi mới và khỏe mạnh.

 

 

Phần kết luận:

Bàn chải đánh răng kháng khuẩn bằng graphene đại diện cho tiến bộ mới nhất trong việc ứng dụng vật liệu graphene trong lĩnh vực kháng khuẩn. Với tiềm năng to lớn của mình, bàn chải đánh răng kháng khuẩn bằng graphene được thiết lập để cách mạng hóa việc chăm sóc răng miệng, mang đến cho mọi người trải nghiệm chăm sóc răng miệng khỏe mạnh và thoải mái hơn. Khi nghiên cứu vật liệu graphene tiến triển, bàn chải đánh răng kháng khuẩn bằng graphene sẽ đóng một vai trò ngày càng quan trọng trong việc thúc đẩy sức khỏe răng miệng và tinh thần.