Розроблено метод використання графенових пластин з орієнтованими краями для знищення бактерій на поверхнях медичних пристроїв шляхом застосування магнітного поля.
Графен, двовимірний матеріал з унікальними фізико-хімічними властивостями, привертає дедалі більшу увагу в медицині завдяки його здатності боротися з бактеріями. Універсальність графену полягає в його можливості формувати ультратонкі покриття, що запобігають прикріпленню патогенів до біомедичних поверхонь, таких як катетери та імплантати. Однак важливим завданням дослідників стало забезпечення контрольованої орієнтації графенових пластин, які діють як мікроскопічні леза, що фізично руйнують бактеріальні клітини.
Основна проблема, з якою зіткнулися науковці, полягала в тому, що орієнтація графену в одному напрямку обмежувала його бактерицидну дію. Без контролю за розташуванням пластин на поверхнях з різними формами залишалися “сліпі зони”, де бактерії не зазнавали пошкоджень. Вчені з Технологічного університету Чалмерса запропонували вирішення цієї проблеми шляхом створення магнітного масиву, відомого як «масив Халбаха», що забезпечує рівномірну орієнтацію графенових пластин по всій площі поверхні.
Магнітне поле, створене в конструкції масиву Халбаха, вирівнює пластини графену, забезпечуючи ефективне руйнування клітин бактерій. Це дає змогу застосовувати графенові покриття на різноманітних медичних пристроях, знищуючи до 99,99% патогенів і зменшуючи необхідність використання антибіотиків. Лабораторні дослідження підтвердили високу ефективність цього підходу за допомогою методу підрахунку колонієутворювальних одиниць (КУО) та скануючої електронної мікроскопії, що візуалізувала процес руйнування бактеріальних клітин гострими краями графену.
Новітній підхід до орієнтації графену має широкий потенціал не лише в медицині. Цю технологію можна застосувати в енергетиці (суперконденсатори, акумулятори), сенсорах та інших галузях, що потребують стабільних та ефективних покриттів з контрольованими властивостями.