Sivri Grafenler İmplantlardaki Bakterileri Öldürebilir
Fotoğraf : Dikey grafen pulları koruyucu bir yüzey oluşturur ve bakterilerin tutunmasını imkansız hale getirir. Hatta bakteriler keskin grafen pulları tarafından parçalanır ve ölürler. İnsan hücrelerinin hacimleri genellikle 15000 kat daha büyük. Yani bakteriler için ölümcül sayılan bıçak saldırısı insan hücresi için ufak bir çizikten ibaret. İmplantları bir tabaka grafen pulları ile kaplamak hastaları enfeksiyona karşı korumaya yardım edebilir, antibiyotik tedavisine olan ihtiyacı kaldırır ve implant reddi riskini azaltır. Osseointegrasyon – kemik yapısının implanta tutunmak için büyümesi süreci- bozulmaz. Hatta grafenin kemik hücrelerini olumlu etkilediği gösterilmiştir.
Grafen pullarının ufacık bir katmanı ölümcül bir silaha dönüşür ve bakterileri öldürür böylece implant ameliyatları gibi prosedürlerde enfeksiyonları önler. Bunlar, İsveç, Chalmers Teknoloji Üniversitesi tarafından Advanced Materials Interfaces dergisinde yayınlanan yeni araştırmanın bulguları.
Kalça ve diz protezi veya diş implantı gibi cerrahi implant operasyonları son zamanlarda arttı. Ancak bu operasyonlarda her zaman bakteriyel enfeksiyon riski vardır. En kötü senaryoda ise bu implantın iskelete tutunmamasına yani implantın çıkarılmasına sebep olur.
Bakteriler sıvılarda örneğin kanda dolaşırlar ve tutunacakları bir yüzey ararlar. Yerleştiklerinde büyümeye ve çoğalmaya başlarlar, biyofilm olarak bilinen koruyucu bir tabaka oluştururlar.
Chalmers Üniversitesindeki bir araştırma ekibi bir tabaka dikey grafen pullarının koruyucu bir yüzey oluşturduğunu ve bunun da bakterilerin tutunmasını imkansız hale getirdiğini göstermiştir. Hatta bakteriler keskin grafen pulları tarafından parçalanır ve ölürler. İmplantları bir tabaka grafen pulları ile kaplamak hastaları enfeksiyona karşı korumaya yardım edebilir, antibiyotik tedavisine olan ihtiyacı kaldırır ve implant reddi riskini azaltır. Osseointegrasyon – kemik yapısının implanta tutunmak için büyümesi süreci- bozulmaz. Hatta grafenin kemik hücrelerine yara sağladığı gösterilmiştir.
Chalmers Üniversitesi grafen araştırma alanında lider ancak biyolojik uygulamalar birkaç yıl öncesine kadar gerçekleşmeye başlamamıştı. Araştırmacılar daha önceki çalışmalarda çelişkili sonuçlar bulmuştu. Bazıları grafenin bakteriye zarar verdiğini bazıları da bakterilerin grafenden etkilenmediğini göstermişti.
“Farkına vardık ki ana etken grafenin dikey olarak yöneltilmesi. Eğer yataysa bakteriler grafenden etkilenmiyor” diyor Biyoloji ve Biyoloji Mühendisliği Bölümü profesörü Ivan Mijakovic.
Keskin pullar insan hücrelerine zarar vermiyor. Sebep basit: bakteriler birer mikrometre – bir milimetrenin binde biri- çapa sahipken insan hücrelerinin çapı 25 mikrometredir. Yani bakteriler için ölümcül sayılan bıçak saldırısı insan hücresi için ufak bir çizikten ibaret.
“Grafen sağlık uygulamaları için yüksek potansiyele sahip. Ancak tamamen güvenli diyebilmemiz için daha fazla araştırmaya ihtiyacımız var. Diğer maddeler arasında biliyoruz ki grafen kolayca bozulmuyor.” diyor Mikro Teknoloji ve Nanobilim Bölümü doçenti Jie Sun.
Aynı zamanda iyi bakteriler de grafen ile ölüyor. Ama etki bölgesel olduğu ve vücuttaki mikroflora dengesi bozulmadan kaldığı için bu bir sorun değil.
“Bakterilerin enfeksiyon oluşturmasını engellemek istiyoruz. Diğer türlü, normal bakteri dengesini bozan ve patojenlerin antimikrobiyal direnç riskini artıran antibiyotiklere ihtiyacınız olabilir” diyor Biyoloji ve Biyoloji Mühendisliği Bölümünden Dr. Santosh Pandit.
Dikey grafen pullarının yeni bir icat değil, birkaç yıldır var. Ama dikey grafenlerin bu şekilde kullanılması bir ilk. Araştırma ekibi için bir sonraki adım grafen pullarını implant yüzeylerine kaplayarak ve hayvanlar üzerindeki etkilerini inceleyerek test etmek.
Chalmers bu araştırmada sonda ve diğer tıbbi aletler üreten Wellspect Healthcare firmasıyla iş birliği yapıyor. Şimdi ikinci bir araştırma ile devam edecekler. Projeler Vinnova ( bir İsveç hükümeti kuruluşu) tarafından finansa ediliyor.
Dikey Grafen Üretimi
Grafen karbonlardan oluşuyor. Yalnızca tek atomik katman kalınlığında ve dünyanın en ince malzemesi. Grafen pullar veya filmler şeklinde üretiliyor. Çelikten iki yüz kat daha dayanıklı ve hızlı elektron mobilitesi sayesinde çok iyi iletkenliğe sahip. Grafen aynı zamanda çok yüksek molekül hassasiyetine sahip ve bu özelliği ile sensörlerde kullanılabiliyor.
Grafen CVD diğer bir deyişle Kimyasal Buhar Biriktirme yöntemi ile üretilebilir. Bu yöntem örneklerde ince yüzey kaplaması oluşturmak için kullanılıyor. Örnek vakum haznesine yerleştiriliyor ve yüksek bir sıcaklığa ısıtılıyor aynı zamanda üç gaz – genelde hidrojen, metan ve argon- hazneye salınıyor. Yüksek sıcaklık gaz moleküllerinin birbiri ile tepkimeye girmesine sebep oluyor ve ince bir karbon atomları katmanı oluşuyor.
Dikey grafen formlarının üretilmesi için PECVD yani Plazma Destekli Kimyasal Buhar Biriktirme prosesi kullanılıyor. Elektrik alanı – plazma- örnek üzerine uygulanıyor bu da gazın yüzey etrafında iyonize hale gelmesine sebep oluyor. Plazma ile karbon katmanı CVD yönteminde yatay olmasının aksine yüzeye dik olarak büyüyor.
Kaynak : sciencedaily.com
