Znajdź zawartość

Szeroko wykorzystywany w elektronice czy biomolekułach tlenek grafenu może pośrednio wpływać na mikrobiom jelit, ostrzegają naukowcy z Karolinska Institutet. Przeprowadzone przez nich badania na danio pręgowanym wykazały, że nawet niewielka ilość tego nanomateriału powoduje zmiany w pracy układu odpornościowego. To pokazuje, że musimy brać pod uwagę, w jaki sposób nanomateriały wpływają na układ odpornościowy. Uzyskane przez nas wyniki są istotne dla zidentyfikowania potencjalnego negatywnego wpływu nanomateriałów mówi profesor Bengt Fadeel z Instytutu Medycyny Środowiskowej Karolinska Institutet. Nanomateriały bazujące na grafenie są coraz szerzej używane, dlatego też naukowcy chcą zrozumieć, jakie mogą mieć one skutki dla naszego zdrowia i środowiska naturalnego. Szwedzcy uczeni przyjrzeli się tlenkowi grafenu, który – w przeciwieństwie do grafenu – jest rozpuszczalny w wodzie i coraz częściej myśli się o jego zastosowaniu w medycynie, np. jako nośnika dostarczającego leki. Naukowcy wystawili danio pręgowane na kontakt z rozpuszczonym w wodzie tlenkiem grafenu. Podczas badań wykorzystali zarówno normalne ryby, jak i genetycznie zmodyfikowane, które nie posiadały w jelitach AhR (aryl hydrocarbon receptor – receptor węglowodorów aromatycznych). To receptor metabolitów endogennych i bakteryjnych. Wykazaliśmy, że skład mikrobiomu jelit uległ zmianie pod wpływem wystawienia ryb na działanie tlenku grafenu, nawet w niskiej dawce, oraz że AhR również wpłynęło na mikrobiom, poinformowała główna autorka badań, Guutao Peng. Badacze wykorzystali też larwy ryb, którym brak naturalnego mikrobiomu. To pozwoliło im na zbadanie kwasu masłowego, który jest wydzielany przez pewne bakterie jelitowe. Wiadomo, że kwas masłowy wiąże się z AhR. Okazało się, że połączenie tlenku grafenu i kwasu masłowego doprowadziło do pojawienia się u zwierząt reakcji typowej dla zakażenia pasożytem. Sądzimy, że mikrobiom jelit reaguje na pojawienie się tlenku grafenu w podobny sposób, jak na pojawienie się pasożyta, wyjaśnia Peng. Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Nature Nanotechnology. « powrót do artykułu

Słyszeliśmy już o różnych zastosowaniach grafenu, jednak pomysł naukowców z Brown University jest z pewnością nietypowy: Amerykanie stwierdzili, że można go z powodzeniem wykorzystać do ochrony przed ugryzieniami komarów. Na łamach PNAS ukazał się artykuł, którego autorzy przekonują, że grafenowa ochrona działa na 2 sposoby. Po pierwsze, komar nie jest w stanie przebić się przez wielowarstwowy grafen. Po drugie, eksperymenty wykazały, że blokuje on sygnały chemiczne, których komary używają do wyczuwania posiłku. Wyniki sugerują więc, że wyściółka z grafenu w ubraniu mogłaby stanowić skuteczną barierę antykomarową. Komary są ważnymi wektorami chorób, stąd spore zainteresowanie niechemicznymi metodami ochrony przed ugryzieniami. Pracowaliśmy nad tkaninami z grafenem spełniającym rolę bariery dla toksycznych związków i zaczęliśmy się zastanawiać, gdzie jeszcze takie podejście mogłoby się sprawdzić. Stwierdziliśmy, że mogłaby to być ochrona przed ugryzieniami komarów - wyjaśnia prof. Robert Hurt. By sprawdzić, czy tak rzeczywiście jest, Hurt zebrał grupę ochotników, którzy wkładali rękę do pojemnika z komarami (komary miały dostęp do małego skrawka skóry; hodowano je w laboratorium, było więc wiadomo, że nie przenoszą żadnych chorób). Naukowcy porównywali liczbę ugryzień na nagiej skórze, skórze okrytej etaminą (bawełnianą tkaniną o splocie płóciennym) i skórze przykrytej etaminą powleczoną filmem z tlenku grafenu (GO). Szybko się okazało, że grafen działa odstraszająco; gdy skóra była przykryta etaminą pokrytą filmem z GO, nie było żadnych ugryzień, podczas gdy na nagiej skórze i skórze przykrytej czystą etaminą komary zaczynały żerować bardzo szybko. Co ciekawe, w obecności ręki przykrytej materiałem z grafenem komary zupełnie zmieniały swoje zachowanie. W obecności grafenu komary nawet nie lądowały na skrawku skóry - po prostu się nim nie przejmowały. Założyliśmy, że przez odporność na przebicie grafen będzie barierą fizyczną dla ugryzień, ale kiedy przyglądaliśmy się przebiegowi eksperymentów, zaczęliśmy uważać, że stanowi on także barierę chemiczną, która nie pozwala komarom wyczuć, że ktoś jest w pobliżu - opowiada doktorantka Cintia Castilho. Chcąc potwierdzić pomysł dot. bariery chemicznej, naukowcy nanieśli odrobinę ludzkiego potu na barierę grafenową. Z sygnałami chemicznymi po zewnętrznej stronie plastra komary gromadziły się podobnie jak na nagiej skórze. GO zapewnia odporność na przebicie, ale nie we wszystkich przypadkach. Gdy naukowcy naśladowali kłujkę komarów za pomocą drobnej igły albo analizowali proces gryzienia w ramach symulacji komputerowej, okazało się, że komary nie są w stanie wygenerować odpowiedniej siły, by przebić GO, tylko wtedy, gdy tlenek grafenu jest suchy. Symulacje pokazały wyraźnie, że po wysyceniu wodą GO staje się podatny na przebicie. Eksperymenty również potwierdziły, że komary mogą się przebić przez mokry GO. Stwierdzono za to, że zredukowany tlenek grafenu (rGO) stanowi barierę przed ugryzieniami zarówno w formie suchej, jak i mokrej. Jak tłumaczy w przesłanym mailu Hurt, eksperymenty były prowadzone w dwojakiego rodzaju warunkach: suchych i mokrych. Przy suchych (z suchym filmem i człowiekiem nieangażującym się w czynność związaną z obfitym poceniem) film zapewniał ochronę przed komarami. To zaś sugeruje, że w normalnym stanie ludzka skóra, która poci się tylko trochę, nie będzie wpływać negatywnie na ochronne właściwości filmu. Mokre warunki generowano, wprowadzając na film większą ilość wody. W takiej sytuacji GO, który stawał się hydrożelem, nie spełniał swojej funkcji, a rGO tak. Na razie naukowcy nie wiedzą, czy silne pocenie wprowadzi GO w stan mokry, ale najprawdopodobniej tak. Wiele wskazuje więc na to, że zarówno woda pochodzenia zewnętrznego (deszczówka albo np. woda ze strumienia, w którym użytkownik brodzi), jak i obfite pocenie stworzą warunki mokre, w których GO nie spełnia funkcji ochronnych, a rGO tak. Kolejnym etapem badań ma być znalezienie sposobu na stabilizowanie GO, tak by był twardszy po zmoczeniu. Naukowcom zależy na tym, bo GO nadaje się do ubieralnych technologii lepiej niż rGO. GO "oddycha", [...] a rGO nie. Najlepszym sposobem na wdrożenie tej technologii byłoby więc znalezienie sposobu na mechaniczne ustabilizowanie GO, tak by pozostawał twardy po zmoczeniu. « powrót do artykułu

Z myślą o ludziach, którzy nie mają dostępu do czystej wody pitnej, inżynierowie z Uniwersytetu Waszyngtona w St. Louis stworzyli membranę, która oczyszcza wodę i zapobiega porastaniu bakteriami i innymi szkodliwymi organizmami (ang. biofouling). W błonie wykorzystano tlenek grafenu i bakteryjną nanocelulozę. Jeśli technologię opisaną na łamach pisma Environmental Science & Technology uda się przeskalować, znajdzie ona zastosowanie w wielu krajach rozwijających się, które zmagają się z niedoborem czystej wody. Biofouling jest zjawiskiem, które trudno całkowicie wyeliminować. Prof. Srikanth Singamaneni i Young-Shin Jun pracowali nad tym niemal 5 lat. Wcześniej uzyskali inne błony zawierające złote nanogwiazdy, ale zależało im na stworzeniu wersji bazującej na tańszych materiałach. Produkcja nowej membrany zaczyna się od "dokarmiania" bakterii Gluconacetobacter hansenii cukrową substancją. Dzięki temu, przebywając w wodzie, mogą one potem tworzyć nanowłókna celulozy. Podczas wzrostu nanocelulozy dodawane są płatki tlenku grafenu (GO). Gdy GO jest już wbudowany, kompozyt poddaje się działaniu roztworu zasady, który zabija bakterie. Podczas tego procesu grupy tlenowe GO są eliminowane i powstaje zredukowany GO. Gdy zespół oświetlił membranę promieniami słonecznymi, płatki zredukowanego GO natychmiast wytworzyły ciepło, które rozproszyło się po wodzie i nanocelulozie. Jeśli chcesz oczyścić wodę z mikroorganizmów, zredukowany tlenek grafenu może pochłaniać światło słoneczne, podgrzewać błonę i zabijać bakterie - wyjaśnia Singamaneni. Podczas testów Amerykanie wystawili błonę na działanie pałeczek okrężnicy (Escherichia coli), a później oświetlili jej powierzchnię. Po zaledwie 3-min naświetlaniu, E. coli zginęły. Akademicy ustalili, że błona szybko podgrzewała się do temperatury ponad 70°C. Gdy eksperyment powtórzono z membraną z bakteryjnej nanocelulozy bez zredukowanego GO, E. coli pozostawały żywe. To przypomina drukowanie 3D z pomocą mikroorganizmów. Podczas wzrostu bakteryjnej nanocelulozy można dodawać, co się chce. Przyglądaliśmy się takim membranom w różnych warunkach pH i pozostawały one bardziej stabilne niż błony uzyskane na drodze filtracji próżniowej czy powlekania obrotowego tlenkiem grafenu - opowiada Jun. Singamaneni i Jun proponują, by w przyszłości zaprezentowane przez nich filtry były wyposażane w nanogeneratory, które będą wykorzystywać energię mechaniczną przepływu cieczy do uzyskiwania światła i ciepła. Wg nich, mogłoby to obniżyć ogólne koszty. « powrót do artykułu