I sin studie, publicerad i den vetenskapliga tidskriften ACS Nano, visade teamet att genom att använda en laser för att värma upp ett tunt ark av kolatomer – kallat grafen – placerat på ytan av ett implantat, kunde de döda mer än 98 procent av meticillin. resistenta Staphylococcus aureus (MRSA) bakterier, som är en viktig orsak till sjukhusförvärvade infektioner.
Genom att finkontrollera laserns intensitet kunde de dessutom döda bakterierna utan att skada den underliggande vävnaden, vilket gör det till ett lovande tillvägagångssätt för att förhindra infektioner i implantat som konstgjorda leder, hjärtklaffar, stentar och katetrar.
Grafen är ett material som består av ett enda lager av kolatomer arrangerade i ett hexagonalt gitter och har exceptionella egenskaper, som att vara extremt stark, flexibel, lätt och ledande för värme och elektricitet. Av dessa skäl har grafen studerats omfattande för ett brett spektrum av applikationer, inklusive elektronik, energilagring och biomedicinska apparater.
NTU Singapore-teamet, ledd av docent Javier García de Abajo, använde grafen på grund av dess utmärkta termiska egenskaper och dess förmåga att omvandla ljusenergi till värme, vilket gör att det snabbt kan döda bakterier.
När en laser lyser på grafen värms materialet snabbt upp, vilket skapar en lokaliserad zon med hög temperatur som är dödlig för bakterier. I sina experiment fann forskarna att det laserinducerade grafenet kunde döda MRSA-bakterier på bara några sekunder.
Förutom att döda bakterier hindrade det laserinducerade grafenet också bakterierna från att bilda en biofilm, som är ett tunt, slemmigt lager av bakterier, jäst och andra mikroorganismer som kan växa på ytor i kontakt med vatten.
Laserinducerad grafen är ett lovande tillvägagångssätt för att förhindra infektioner i implantat. Det är effektivt för att döda bakterier och förhindra bildandet av biofilm utan att skada den underliggande vävnaden.
Biofilmer är ett stort problem inom vården, eftersom de kan göra det mycket svårare att behandla infektioner och kan leda till kroniska tillstånd. De är också en viktig orsak till enhetsrelaterade infektioner, som är infektioner som uppstår hos patienter som har medicintekniska produkter inopererade i sina kroppar.
"Enhetsrelaterade infektioner är ett allvarligt problem, eftersom de kan leda till sepsis och andra livshotande tillstånd", förklarar García de Abajo. "Det är viktigt att utveckla nya strategier för att förhindra dessa infektioner, och vi tror att laserinducerad grafen kan vara en lovande lösning."
Forskarna planerar att vidareutveckla sin teknik och arbeta för att få ut den på marknaden. De tror också att laserinducerad grafen kan ha tillämpningar bortom hälso- och sjukvården, till exempel inom livsmedelsindustrin eller i vattenreningssystem.
