Основанный на графене, он может уничтожать микробы на поверхностях — даже у вас во рту
Послушайте эту статью
Это история, написанная человеком и озвученная искусственным интеллектом. Есть отзывы? Примите участие в нашем опросе. (Смотрите нашу политику в области искусственного интеллекта здесь.)
Графен — это чудо. Этот единственный слой атомов углерода прочнее стали и легче алюминия. Он проводит электричество лучше, чем многие другие материалы. А недавние исследования показали, что он может даже убивать микробы. Для использования этой удивительной сверхспособности разрабатывается новый материал на основе графена.
Давайте узнаем больше о графене
Чтобы активировать это бактерицидное средство, все, что вам нужно, — это немного света. Воздействие света на графен запускает химическую реакцию, говорит Джакомо Рейна. В результате этой реакции образуются молекулы, способные уничтожать микробы, такие как бактерии, вирусы или грибки.
Рейна, специалист по материаловедению, работает в EMPA, исследовательском институте в Санкт-Галлене, Швейцария. Он был частью команды, которая представила новый материал в прошлом году на выставке EcoMat.
В жидком виде это вещество может в один прекрасный день покрыть поверхности, часто кишащие микробами. Это могут быть дверные ручки или поручни в больницах. Однако сейчас команда Рейны хочет использовать его во рту человека. Это место особенно подвержено микробам. Установка новых зубных имплантатов может подвергнуть человека риску заражения. Но покрытие имплантата этим антибактериальным покрытием должно значительно снизить этот риск.
Преимущества графена
За 22 года, прошедшие с момента открытия графена, ученые исследовали его многими способами. Они даже разработали различные виды полезного графена. Он может придать прочность бетону и теннисным ракеткам. Он также может повысить производительность электронных устройств.
В настоящее время, по словам Рейны, графен — это скорее “семейство” материалов. Его команда использовала оксид графена. Это слой атомов углерода, к которому прикреплены молекулы, содержащие кислород. Эта формула легко смешивается с водой, образуя кислоту.В эту жидкость команда EMPA добавила немного азота. Когда ученые добавляют в материал что-то дополнительное, они называют это “легированием”. Итак, этот новый материал называется графеновой кислотой, легированной азотом.
Его изготовление требует высокой точности в небольших масштабах. Из-за этого с графеном может быть сложно работать. Незапланированные дефекты могут сделать его непригодным для использования, отмечает Рейна. Добавленный азот, объясняет он, помогает сохранить его стабильность.
“Когда я увидела этот [материал], я влюбилась”, — говорит Рейна. “Я хотела попробовать, сработает ли он” в качестве бактерицидного покрытия.
Графен против микробов
Когда на легированный материал попадает свет, он реагирует двумя способами. Во—первых, он нагревается — этого достаточно, чтобы убить определенные микробы. Но этот свет также запускает химическую реакцию между легированным графеном и кислородом воздуха. В результате образуется класс молекул, борющихся с микробами, называемых радикалами.На превращение легированного материала в жидкость, которую можно было использовать для покрытия поверхностей, ушло больше года проб и ошибок. Ученым пришлось ответить на множество вопросов о том, как свет взаимодействует с кислородом, говорит Рейна. “Что произошло с кислородом? Что происходит без кислорода? Какую реакцию мы запускаем? Часто ли это срабатывает?”
Чтобы выяснить это, ученые сравнили количество радикалов, образующихся в легированном материале при различных условиях. Они также смешали кислоту с жидким пластиком, который можно было легко наносить на поверхность.
Полученный материал, по словам Рейны, превосходит прежние антибактериальные покрытия. Например, в отличие от других, в этом продукте не используются металлы (которым может потребоваться ультрафиолетовое излучение для активизации их бактерицидного действия).
“Он может стать антимикробным при обычном освещении», — говорит Сара Имани. Она называет это “плюсом” для нового материала. Имани — инженер-механик из Канады, работает в Университете Макмастера в Гамильтоне, Онтарио. Она тоже работает над новыми антимикробными покрытиями (хотя и не над этим).
<загрузка изображения="ленивая" расшифровка="асинхронная" height="450" width="675" src="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/sites/3/2026/02/1030_microbe_killing_light_Porphyromonas-gingivalis-oral-bacterium.jpg?w=675 "alt="иллюстрация желтых бактерий в форме таблеток".="wp-image-234041" srcset="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/sites/3/2026/02/1030_microbe_killing_light_Porphyromonas-gingivalis-oral-bacterium.jpg 1030 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/sites/3/2026/02/1030_microbe_killing_light_Porphyromonas-gingivalis-oral-bacterium.jpg?resize=574,383 574 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/sites/3/2026/02/1030_microbe_killing_light_Porphyromonas-gingivalis-oral-bacterium.jpg?resize=768,512 768 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/sites/3/2026/02/1030_microbe_killing_light_Porphyromonas-gingivalis-oral-bacterium.jpg?resize=675,450 675 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/sites/3/2026/02/1030_microbe_killing_light_Porphyromonas-gingivalis-oral-bacterium.jpg?resize=870, 580 870 Вт" размеры="авто, (максимальная ширина: 675 пикселей) 100 Вт, 675 пикселей" />
Борьба с вредными микробами»
Группа Рейны объединила свой материал с бактериями в лабораторных экспериментах и обнаружила, что он может убивать микробы, если его освещать инфракрасным светом. Эти длины волн присутствуют в солнечном свете и при освещении некоторых помещений. Они также протестировали добавленную кислоту на химическом веществе, имитирующем живые ткани, такие как кожа. Это не вызвало никаких вредных реакций.Эти тесты показывают, что новый материал безопасен для человеческого организма, в том числе для полости рта. Это имеет решающее значение для того, как Рейна и его коллеги намерены ее использовать.
В настоящее время их команда совместно со стоматологами и исследователями разрабатывает “шину”. Это разновидность лотка, заполненного жидкой пленкой, которая может плотно прилегать к зубам. В течение нескольких минут новый материал на основе графена можно будет использовать для покрытия зубов. Затем свет, попадающий в полость рта, усилит его антимикробную активность.
Исследователи тестировали материал на устойчивость к распространенным инфекционным агентам в тканях десен. Однажды, после стоматологической процедуры, кто-то может надеть шину и выставить ее на свет. “Это то, что пациент может делать и дома”, — говорит Рейна, — «чтобы уничтожить вредные микробы во рту».Он рассматривает новое покрытие как новый мощный инструмент в продолжающейся борьбе с микробными “супербактериями”. Многие вредные микробы не просто легко распространяются. У некоторых из них также развивается устойчивость к лекарствам, таким как антибиотики. В настоящее время от этих инфекций очень трудно избавиться. По данным Всемирной организации здравоохранения, устойчивые инфекции ежегодно убивают более 1,25 миллиона человек.Такие материалы, как графен, которые поражают микробы одним-двумя ударами, могут предложить новые способы уничтожения таких устойчивых микробов.
У вас есть научный вопрос? Мы можем помочь!
Отправьте свой вопрос здесь, и мы, возможно, ответим на него в следующем выпуске Science News Explorers
