Trường đại học Rice và trường đại học Ben-Gurion cho thấy rằng, graphene từ laser giết chết vi khuẩn và chống lại sự tích tụ của vi sinh vật trên bề mặt ẩm ướt.
Ở hàng trên cùng, có thể quan sát thấy sự phát triển của màng sinh học trên các bề mặt. Màu xanh lá cây, màu đỏ và xanh dương thể hiện tương ứng cho vi khuẩn sống, vi khuẩn chết và các chất polyme ngoại bào. Ở phía dưới, một miếng polyimit cháy bên trái để lại graphene được tạo ra từ laser cho thấy bề mặt graphene gần như không có sự phát triển màng sinh học này. Ảnh: Phòng thí nghiệm Arnusch Đại học Ben-Gurion
Các nhà khoa học tại Đại học Rice và Đại học Ben-Gurion (BGU) đã phát hiện ra rằng graphene từ laser (LIG) là một chất chống hà bám hiệu quả cao, và khi bị điện hóa, sẽ giết chết vi khuẩn.
LIG là một dạng graphene xốp. Phòng thí nghiệm của nhà hoá học James Tour tại trường đại học Rice đã phát triển nó cách đây ba năm bằng cách đốt một phần qua một tấm polyimit rẻ riền bằng laser, biến bề mặt trở thành một mạng lưới tinh thể các tấm graphene kết nối với nhau. Từ đó, các nhà nghiên cứu đã đề xuất ứng dụng vật liệu này trong các thiết bị điện tử đeo và các tế bào nhiên liệu và cho các bề mặt siêu kháng nước hoặc siêu thấm nước.
Theo báo cáo của họ trong một tạp chí của Hiệp hội Hóa học Mỹ, LIG cũng bảo vệ các bề mặt không bị hà bám, một dạng tích tụ của vi sinh vật, thực vật hoặc vật liệu sinh học khác trên bề mặt ẩm ướt.
“Dạng graphene này cực kỳ kháng với sự hình thành màng sinh học, hứa hẹn cho những nơi như nhà máy xử lý nước, hoạt động khoan dầu, bệnh viện và các ứng dụng trong đại dương như các ống dẫn nước dưới đất, rất hay bị hà bám. “Khả năng kháng khuẩn khi được điện hóa còn là một lợi ích lớn khác.”
Khi được sử dụng làm điện cực với điện áp nhỏ, LIG trở thành một “súng điện” giết chết vi sinh vật. Các xét nghiệm xác nhận những gì đã được biết từ lâu, đó là các hạt nano từ graphene có tính chất kháng khuẩn. Khi áp dụng dòng điện từ 1,1 đến 2,5 V, các điện cực LIG có độ dẫn điện cao đã tăng cường rất lớn các tính chất đó.
Dưới kính hiển vi, các nhà nghiên cứu đã theo dõi khi các vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa được gắn thẻ phát ánh sáng huỳnh quang trong một dung dịch có điện cực LIG trên 1,1 volt được kéo về phía cực dương. Trên 1,5 volt, các tế bào bắt đầu biến mất và biến mất hoàn toàn trong vòng 30 giây. Ở 2,5 vôn, vi khuẩn biến mất hoàn toàn khỏi bề mặt sau một giây.
Phòng thí nghiệm của trường đại học Rice đã cùng hợp tác với giáo sư Christopher Arnusch, giảng viên tại Viện nghiên cứu nước Zuckerberg thuộc trường đại học Ben-Gurion chuyên về làm sạch nước. Phòng thí nghiệm của Arnusch đã thử nghiệm các điện cực LIG trong dung dịch đầy vi khuẩn với 10% nước thải được xử lý lần thứ hai và phát hiện ra rằng sau 9 tiếng ở 2,5 V, 99,9% vi khuẩn đã chết và các điện cực chống lại sự hình thành của vi sinh vật.
Các nhà nghiên cứu nghi ngờ rằng vi khuẩn có thể chết do sự kết hợp giữa sự tiếp xúc với bề mặt gồ ghề của LIG, điện tích và độc tính từ việc sản xuất hydro peroxit cục bộ. Sự tiếp xúc này có thể giống như đầu gối đụng phải vỉa hè, nhưng trong trường hợp này, vi khuẩn là đầu gối và các cạnh graphene sắc bén nhanh chóng tiêu diệt màng của chúng.
May mắn là, các tính chất chống bám bẩn của LIG ngăn không vi khuẩn chết tích tụ trên bề mặt.
Nguồn: Cổng thông tin điện tử khoa học công nghệ
