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  • Los investigadores muestran que el grafeno inducido por láser mata las bacterias, resiste la bioincrustación

    En la fila superior se observa el crecimiento de biopelícula en superficies con una solución que contiene Pseudomonas aeruginosa, desde la izquierda, poliimida superficies de grafito y grafeno inducido por láser. Verde, el rojo y el azul representan bacterias vivas, bacterias muertas y sustancias poliméricas extracelulares, respectivamente. En el fondo, una hoja de poliimida quemada a la izquierda para dejar el grafeno inducido por láser muestra la superficie del grafeno casi libre de crecimiento. Crédito:Laboratorio Arnusch / Universidad Ben-Gurion del Negev

    Los científicos de la Universidad Rice y la Universidad Ben-Gurion del Negev (BGU) han descubierto que el grafeno inducido por láser (LIG) es un material antiincrustante altamente eficaz y, cuando está electrificado, zapper de bacterias.

    LIG es una versión esponjosa de grafeno, la capa de átomos de carbono de un solo átomo. El laboratorio de Rice del químico James Tour lo desarrolló hace tres años quemando parcialmente una lámina de poliimida de bajo costo con un láser, que convirtió la superficie en una red de láminas de grafeno interconectadas. Desde entonces, los investigadores han sugerido usos para el material en dispositivos electrónicos portátiles y celdas de combustible y para superficies superhidrófobas o superhidrófilas.

    Según su informe en la American Chemical Society's Materiales e interfaces aplicados de ACS , LIG también protege las superficies de la bioincrustación, la acumulación de microorganismos, plantas u otro material biológico en superficies mojadas.

    "Esta forma de grafeno es extremadamente resistente a la formación de biopelículas, que es prometedor para lugares como plantas de tratamiento de agua, operaciones de perforación petrolífera, hospitales y aplicaciones oceánicas como tuberías submarinas que son sensibles a las incrustaciones, "Dijo Tour." Las cualidades antibacterianas cuando se aplica electricidad es un gran beneficio adicional ".

    Cuando se utilizan como electrodos con una pequeña tensión aplicada, LIG se convierte en el equivalente bacteriano de un eliminador de insectos de jardín. Las pruebas sin la carga confirmaron lo que se sabe desde hace mucho tiempo:que las nanopartículas basadas en grafeno tienen propiedades antibacterianas. Cuando se aplicaron 1,1 a 2,5 voltios, los electrodos LIG de alta conductividad "mejoraron enormemente" esas propiedades.

    En este video en tiempo real, Bacteria Pseudomonas aeruginosa marcada con proteína verde fluorescente, que aparecen como puntos brillantes, son atraídos por un ánodo de grafeno inducido por láser, donde mueren. El ánodo en la parte superior que está separado de un cátodo por un canal de 100 micrones, lleva un pequeño voltaje que aumenta sus propiedades antibacterianas. Crédito:Laboratorio Arnusch / Universidad Ben-Gurion del Negev

    Bajo el microscopio Los investigadores observaron cómo las bacterias Pseudomonas aeruginosa marcadas con fluorescencia en una solución con electrodos LIG por encima de 1,1 voltios se dirigían hacia el ánodo. Por encima de 1,5 voltios, las células comenzaron a desaparecer y desaparecieron por completo en 30 segundos. A 2,5 voltios, las bacterias desaparecieron casi por completo de la superficie después de un segundo.

    El laboratorio de Rice se asoció con el profesor Christopher Arnusch, profesor en el Instituto BGU Zuckerberg para la Investigación del Agua que se especializa en purificación de agua. El laboratorio de Arnusch probó electrodos LIG en una solución cargada de bacterias con agua residual tratada secundaria al 10 por ciento y encontró que después de nueve horas a 2.5 voltios, El 99,9 por ciento de las bacterias murieron y los electrodos resistieron fuertemente la formación de biopelículas.

    Los investigadores sospechan que las bacterias pueden encontrar su desaparición a través de una combinación de contacto con la superficie rugosa de LIG, la carga eléctrica y la toxicidad de la producción localizada de peróxido de hidrógeno. El contacto puede ser algo así como una rodilla golpeando el pavimento, pero en este caso, las bacterias son todas de rodilla y los bordes afilados del grafeno destruyen rápidamente sus membranas.

    Afortunadamente, Las propiedades antiincrustantes de LIG evitan que las bacterias muertas se acumulen en la superficie, Tour dijo.

    "La combinación de inhibición pasiva de bioincrustaciones y eliminación activa de microbios inducida por voltaje probablemente hará de este un material muy buscado para inhibir el crecimiento de incrustaciones naturales problemáticas que afectan a muchas industrias, "Dijo Tour.


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