Графен научили убивать бактерии

Пористый графен, полученный с помощью лазера, оказался наделен хорошими антиобрастающим свойствами, то есть не позволяет различным микроорганизмам скапливаться на своей поверхности. Кроме того, исследователи из Университета Райса, где была выполнена работа, обнаружили, что при приложении к такому графену электрического тока небольшого напряжения он начинает эффективно убивать бактерии. Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Materials and Interfaces.

Обрастание конструкций микроорганизмами во влажных условиях может сильно влиять на их эксплуатацию. К примеру, обрастание бортов судов может снижать их скорость, а также ускорять коррозию, из-за чего стоимость их эксплуатации значительно повышается. Существуют специальные краски и покрытия, защищающие конструкции от обрастания.

В своей работе ученые исследовали графен, полученный с помощью лазера (Laser Induced Graphene, LIG), открытый в Университете Райса в 2014 году. Он получается с помощью облучения лазером полимерной пленки из полимиида, в результате чего углерод полимера переходит в графен с хаотической структурой. Этот метод получения графеновых структур оказался гораздо проще и дешевле, чем другие известные на тот момент. Исследователи решили изучить влияние такого графена на живые организмы. Выяснилось, что он обладает некоторым антибактериальным действием, как и обычный однослойный графен. Однако оказалось, что при приложении небольшого напряжения (от 1,1 до 2,5 вольт) к такому материалу антибактериальный эффект многократно усиливается.

Чтобы количественно измерить эффект, ученые использовали бактерии синегнойной палочки (Pseudomonas aeruginosa), помеченные зеленым флуоресцентным белком в растворе с концентрацией около 4 тысяч бактерий на миллилитр. При приложении напряжения в 2,5 вольта бактерии полностью исчезали с электродов в течение одной секунды, а при функционировании установки в течение четырех часов во всем объеме раствора были убиты более 99 процентов бактерий.

Исследователи считают, что эффект обусловлен комбинацией трех факторов: губительного для бактерий электрического тока, острых граней графена, разрушающих их мембраны, и образования токсичной перекиси водорода.

Предполагается, что материал может быть использован в водоочистных сооружених или различных морских конструкциях.

Недавно ученые из смежной научной группы разработали технологию, которая позволяет с помощью газов придавать графену, полученному с помощью лазера, различное отношение к воде от супергидрофильного до супергидрофобного.

Григорий Копиев