Con fuertes propiedades antibacterianas, el grafeno tiene el potencial de cambiar las reglas del juego en la lucha contra las bacterias resistentes a los antibióticos. Hasta el momento no existen formas efectivas de controlar estas propiedades y, por tanto, no hay forma de aprovechar el potencial del grafeno en la atención sanitaria. Ahora, investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia han resuelto este problema utilizando la misma tecnología que se encuentra en un imán de nevera común. El resultado es una superficie ultrafina similar a la acupuntura que puede actuar como un recubrimiento sobre catéteres e implantes, matando el 99,9 por ciento de todas las bacterias de una superficie.
Las infecciones asociadas a la atención sanitaria son un problema generalizado en todo el mundo y causan una morbilidad significativa, elevados costes sanitarios y un mayor riesgo de resistencia a los antibióticos. La mayoría de las infecciones se producen por el uso de diversos productos de tecnología médica, como catéteres, prótesis de cadera, prótesis de rodilla e implantes dentales, donde las bacterias pueden ingresar al cuerpo a través de superficies extrañas. En la Universidad Tecnológica de Chalmers, los investigadores están explorando cómo el grafeno, un material de grafito bidimensional atómicamente delgado, puede contribuir a la lucha contra la resistencia a los antibióticos y las infecciones en el sector sanitario. El equipo de investigación pudo demostrar previamente cómo las escamas de grafeno alineadas verticalmente evitan que las bacterias se adhieran al sustrato. En cambio, las bacterias se cortan en pedazos sobre las afiladas escamas de la navaja y mueren.
“Estamos desarrollando materiales antibacterianos ultrafinos a base de grafeno que se pueden aplicar a cualquier superficie, incluidos dispositivos biomédicos, superficies quirúrgicas e implantes para excluir bacterias. El beneficio adicional es que se pueden “Los bióticos no representan un riesgo de desarrollar resistencia, a diferencia de otras alternativas químicas, como los antibióticos”, afirma Ivan Mijakovic, profesor de biología de sistemas en la Universidad Tecnológica de Chalmers y uno de los autores de la investigación publicada recientemente.
Mata el 99,99% de las bacterias de las superficies.
Sin embargo, los investigadores se enfrentan a un desafío. Aunque sus propiedades antimicrobianas se pueden demostrar en el laboratorio, los investigadores aún no han podido controlar la orientación de las escamas de grafeno y, posteriormente, utilizarlas en dispositivos médicos utilizados en la atención sanitaria. Hasta ahora, las propiedades antimicrobianas del grafeno sólo se han podido controlar en una dirección específica: la dirección del flujo del proceso de fabricación. Pero ahora los investigadores de Chalmers tienen un avance prometedor para uso práctico en la atención médica y más allá.
“Hemos encontrado una manera de controlar prácticamente el impacto del grafeno en muchas direcciones diferentes y con un nivel muy alto de uniformidad de orientación. Este nuevo método de orientación integra nanoplacas de grafeno en superficies plásticas médicas. Y obteniendo una superficie antibacteriana que mata el 99,9% de las bacterias. que intentar unirlo hace que sea mucho más flexible cuando se quiere desarrollar dispositivos médicos que eliminen bacterias utilizando grafeno”, afirma Roland Kader, profesor de reología en la Universidad Tecnológica de Chalmers.
Rendimiento incomparable mediante el control de campos magnéticos
Al disponer los imanes terrestres en un patrón circular y alinear el campo magnético dentro de la matriz, los investigadores pudieron crear una orientación uniforme del grafeno y lograr un efecto altamente esterilizante en superficies de cualquier forma.
Método, publicado en Materiales funcionales avanzadosse llama “matriz de Halbach” y significa que el campo magnético dentro de la matriz de imanes es fuerte y uniforme mientras que es débil en el otro lado, lo que permite una fuerte orientación unidireccional del grafeno. La tecnología es similar a la que encontrarás en un imán de refrigerador.
“Esta es la primera vez que se utiliza el método de matriz Halbach para orientar el grafeno en un nanocompuesto polimérico. Ahora que hemos visto los resultados, sin duda queremos introducir estas placas de grafeno en el sector sanitario para que podamos reducir el número de infecciones asociadas a la atención sanitaria, reducir el sufrimiento de los pacientes y combatir la resistencia a los antibióticos”, afirma Vinay Ghai, investigador en Reología y Procesamiento de Materia Blanda en la Universidad Tecnológica de Chalmers.
La nueva tecnología de orientación muestra un potencial significativo en otras áreas, por ejemplo en baterías, supercondensadores, sensores y materiales de embalaje sostenibles resistentes al agua.
“Dadas sus amplias implicaciones en estas áreas, este enfoque realmente abre nuevos horizontes en la alineación de materiales, proporcionando una herramienta poderosa para el diseño exitoso y la personalización de nanoestructuras que pueden biocodificar las arquitecturas complejas que se encuentran en los sistemas naturales de imitación”, dice Roland. Kader.
