石墨烯与抗菌分子结合或可用于细菌感染

文|陈根

一直以来,与医疗植入物相关的细菌感染问题,都是医疗行业需要面对的挑战。感染时,某些细菌会在外科植入物上形成难以穿透的表层生物膜,严重时植入物与骨骼无法连接甚至不得不取出。无疑,这给患者和医疗人员都带来了负担。

针对这一问题,近日,瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员开发了一种新技术——将不溶于水的杀菌分子涂覆在基于石墨烯的材料上,使分子以连续、受控的方式从材料中释放出来,从而对抗手术植入物的细菌感染。

石墨烯作为附着材料,在疏水分子和药物相互作用中扮演了重要角色。为了用于人体内,其必须附着在其他材料上。松萝酸具有良好的杀菌特性,可以有效阻止细菌形成核酸,特别是抑制RNA合成,从而阻止细胞内蛋白质的产生。在这项研究中,石墨烯材料覆盖着松萝酸。

这样一来,植入物表面覆上一层石墨烯能形成保护层,令细菌难以附着,而且能够划破并杀死细菌,使患者无须接受抗生素治疗,降低移植排斥反应风险。但这一过程中,其他有益菌可能会被误伤,因作用范围有限,全身微生物平衡大多不会受影响。

此外,石墨烯不会影响骨结合过程,即植入物与骨组织直接接触,反而,其有益骨细胞。这是因为,石墨烯附着不会损伤人体细胞。因为细菌直径是1微米,人体细胞直径是25微米,石墨烯对细菌是致命尖刀,对人体细胞而言不过是个小刺。

为了研究这一技术的广谱性,研究人员又在被金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌感染的模拟材料上进行了测试,这两种细菌在医疗植入物上形成的生物膜上尤为常见,结果同样有效。

由于将疏水分子与石墨烯结合的工艺流程十分简单,且缓释作用能够长期抑制细菌形成生物膜,未来这项技术可能会在植入物感染和预防上发挥重大潜力。

总的来说,将石墨烯与抗菌分子结合的方法简单且有效,未来有望为生物医学产品抗菌铺平道路。目前,研究人员正在进行相关试验,探索结合其他疏水分子以及开发具有更大潜力预防或治疗各种临床感染的药物。