可以殺死細菌的石墨烯「刀」了解一下

垂直石墨烯薄片在植入物表面形成保護層，使細菌不能附著，另外鋒利的石墨烯片可以切開並殺死細菌。而人類細胞的體積是細菌的15000倍，因此對細菌來說致命的攻擊對人體細胞卻只是一個很小的劃痕。具有石墨烯薄片塗層的植入物可以幫助保護患者免受感染，消除對抗生素治療的需要並且降低人體對植入物排斥的風險，保證骨結合-骨結構生長附著植入物的過程-不受影響。事實上，石墨烯已被證明有益於骨細胞

表面上的一層薄薄的石墨烯薄片可以殺死細菌，防止在移植等手術期間發生感染。瑞典查爾姆斯理工大學最近發表在Advanced Materials Interfaces上的新研究成果宣布了這個發現。

像髖關節、膝關節替換或是牙齒種植這類外科植入手術近年來有所增加，然而手術過程中總面臨細菌感染的風險。最壞的情況下，感染會造成植入物無法附著在骨骼上，也就意味著必須被移除。

細菌在諸如血液之類的流體中傳播，試圖附著在合適的表面上。一旦條件適宜，它們開始生長和繁殖，形成生物膜的保護層。Chalmers的一個研究小組現在已經表明，一層垂直的石墨烯薄片形成一個保護表面，使細菌不能附著。相反，鋒利的石墨烯片還會切開並殺死細菌。因此，塗覆一層石墨烯薄片的植入物可以保護患者免受感染、消除對抗生素治療的需求、並降低人體植入物排斥的風險。骨結合-骨結構生長以附著植入物的過程-不受干擾。事實上，石墨烯已被證明有益於骨細胞。

查爾姆斯大學是石墨烯研究領域的領導者，但生物學應用直到幾年前才開始實現。研究人員在早先的研究中發現了矛盾的結果，有些人表示石墨烯會破壞細菌，其他人則表示不會受到影響。

垂直石墨烯片並不是什麼新發明，然而查爾姆斯研究團隊是第一個用它來殺死細菌的。下一步將進一步測試石墨烯薄片，通過塗覆植入物表面並研究對動物細胞的影響。

生物學和生物工程系教授Ivan Mijakovic說：「我們發現關鍵參數是垂直定向石墨烯，如果它是水平的，細菌不會受到傷害。」

細菌直徑1μm而人類細胞直徑25μm，因此鋒利的薄片不會損傷人類細胞。那些對細菌來說致命的刀傷對人類細胞不過是「撓痒痒」而已。

微科技和納米科學系副教授Jie Sun說道：「「石墨烯具有很高的醫療應用潛力，但在我們宣稱它完全安全之前，還需要進行更多的研究，其中包括石墨烯不易降解。」

查爾姆斯大學是石墨烯研究領域的領導者，但直到幾年前才開始研究生物學應用。研究人員認為石墨烯在不同的醫療保健應用中顯示出巨大的潛力。查爾姆斯教授Ivan Mijakovic說：「有些應用前景越來越大，我認為將來非常重要的是所謂的「生物感測」，石墨烯可以導電，這意味著它可以用來檢測人體內的問題，如細菌問題、癌症或葡萄糖水平升高，這為我們提供了一種預防健康問題的全新方法，「。

益生菌也被石墨烯殺死？這不是問題！因為石墨烯抑菌效果是局部的，身體內微生物群落的平衡不會受到干擾。生物學和生物工程學博士後Santosh Pandit表示：「我們希望阻止細菌產生感染，否則可能需要使用抗生素。這會破壞正常細菌的平衡，並且還會增加病原體對抗微生物藥物的抗藥性。」

垂直石墨烯薄片被發明出來已經好幾年了，但查爾姆斯的研究團隊是第一個以這種方式使用它的。團隊下一步將通過石墨烯薄層塗覆植入物表面研究其對動物細胞的影響。

垂直石墨烯的製備

石墨烯由碳原子組成，只有一個原子層的厚度，因此是世上最薄的材料。石墨烯通常被製成薄片或薄膜，它的強度是鋼鐵的200倍，超高的電子遷移率使得它具有良好的導電性，它還對分子十分敏感，可用於製作感測器。

石墨烯可以通過化學氣相沉積法（CVD）製得。該方法用於在樣品上形成薄的表面生長層。將樣品置於真空室中並加熱至高溫，同時通入三種氣體（通常是氫氣，甲烷和氬氣），高熱使氣體分子相互反應，並形成一層薄的碳原子

為了生產垂直形式的石墨烯，研究人員使用了等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）的工藝。等離子體被施加在樣品上，導致氣體在樣品表面附近被電離。通過等離子體的牽引，碳層垂直於表面生長而不是像常規CVD法那樣水平生長。

文章來自phys網站，原文題目為Spikes of graphene can kill bacteria on implants，由新材料科技在線團隊整理編輯。

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