Nanomaterialet grafen har fått stor uppmärksamhet för sina potentiella användningsområden i allt från solceller till tennisracketar. Men en ny studie av Brown University-forskare finner en överraskande ny användning av materialet:att förhindra myggbett.

I en tidning publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences , forskare visade att flerskiktsgrafen kan ge ett dubbelt försvar mot myggbett. Det ultratunna men ändå starka materialet fungerar som en barriär som myggor inte kan bita igenom. På samma gång, experiment visade att grafen också blockerar kemiska signaler som myggor använder för att känna av att en blodmåltid är nära, dämpar deras sug att bita i första hand. Fynden tyder på att kläder med grafenfoder kan vara en effektiv myggbarriär, säger forskarna.

"Myggor är viktiga vektorer för sjukdomar över hela världen, och det finns ett stort intresse för icke-kemiska myggbettsskydd, sa Robert Hurt, en professor vid Browns School of Engineering och senior författare till tidningen. "Vi hade arbetat med tyger som innehåller grafen som en barriär mot giftiga kemikalier, och vi började fundera på vad mer tillvägagångssättet kan vara bra för. Vi trodde att grafen också kunde ge skydd mot myggbett."

För att ta reda på om det skulle fungera, forskarna rekryterade några modiga deltagare som var villiga att få några myggbett i vetenskapens namn. Deltagarna placerade sina armar i ett myggfyllt hölje så att endast en liten fläck av deras hud var tillgänglig för myggorna att bita. Myggorna föddes upp i labbet så att de kunde bekräftas vara sjukdomsfria.

Forskarna jämförde antalet bett som deltagarna fick på sin bara hud, på hud täckt av ostduk och på hud täckt av en grafenoxid (GO) filmer mantlad i ostduk. GO är ett grafenderivat som kan göras till filmer som är tillräckligt stora för tillämpningar i makroskala.

Det var lätt uppenbart att grafen var ett bettavskräckande medel, fann forskarna. När huden täcktes av torra GO-filmer, deltagarna fick inte ett enda bett, medan bar och ostduksklädd hud var lätt att njuta av. Vad var överraskande, forskarna sa, var att myggorna helt ändrade sitt beteende i närvaro av den grafentäckta armen.

"Med grafen, myggorna landade inte ens på hudplåstret – de verkade helt enkelt inte bry sig, sa Cintia Castilho, en Ph.D. student vid Brown och studiens huvudförfattare. "Vi hade antagit att grafen skulle vara ett fysiskt hinder för att bita, genom punkteringsmotstånd, men när vi såg dessa experiment började vi tänka att det också var en kemisk barriär som hindrar myggor från att känna att någon är där."

För att bekräfta idén om kemisk barriär, forskarna duttade lite mänsklig svett på utsidan av en grafenbarriär. Med de kemiska frågorna på andra sidan grafenen, myggorna strömmade till plåstret på ungefär samma sätt som de flockades till bar hud.

Andra experiment visade att GO också kan ge punkteringsmotstånd – men inte hela tiden. Använda en liten nål som ett stöd för en myggas snabel, samt datorsimuleringar av bettprocessen, forskarna visade att myggor helt enkelt inte kan generera tillräckligt med kraft för att punktera GO. Men det gäller bara när GO är torr. Simuleringarna visade att GO skulle vara sårbar för punktering när den var mättad med vatten. Och visst, experiment visade att myggor kunde bita genom våt GO. Dock, en annan form av GO med reducerad syrehalt (kallad rGO) visade sig ge en bitbarriär när den är både våt och torr.

Ett nästa steg för forskningen skulle vara att hitta ett sätt att stabilisera GO så att den är tuffare när den är blöt, Hurt säger. Det beror på att GO har en tydlig fördel gentemot rGO när det kommer till bärbar teknologi.

"GO andas, vilket betyder att du kan svettas igenom det, medan rGO inte är det, " Hurt sa. "Så vår föredragna utföringsform av denna teknik skulle vara att hitta ett sätt att stabilisera GO mekaniskt så att den förblir stark när den är våt. Detta nästa steg skulle ge oss de fulla fördelarna med andningsförmåga och bettskydd."

Allt sagt, forskarna säger, studien tyder på att korrekt konstruerade grafenfoder kan användas för att göra myggskyddskläder.

Andra medförfattare till studien var Dong Li, Muchun Liu, Yue Liu och Huajian Gao.