آلية وتطبيق الجرافين المضاد للبكتيريا

تجويف الفم عبارة عن نظام بيئي دقيق معقد يضم أكثر من 23000 نوع من البكتيريا التي تستعمره.في حالات معينة، يمكن لهذه البكتيريا أن تسبب أمراض الفم بشكل مباشر وتؤثر حتى على الصحة العامة. ومع ذلك، فإن استخدام المضادات الحيوية يطرح مشكلات مختلفة، بما في ذلك التحلل السريع للأدوية، وإطلاقها، وتطور مقاومة المضادات الحيوية. في السنوات الأخيرة، تحول تركيز البحث نحو تطوير مواد مركبة ذات خصائص ممتازة مضادة للميكروبات باستخدام المواد النانوية. في الوقت الحالي، تُستخدم المواد المضادة للبكتيريا القائمة على أيونات الفضة النانوية والمواد المضادة للبكتيريا القائمة على الجرافين بشكل شائع في السوق.في هذه المقالة، سوف نقدم آلية الجرافين المضاد للبكتيريا وتطبيقه في صناعة فرشاة الأسنان.

 

الجرافين عبارة عن مادة نانوية كربونية ثنائية الأبعاد تتكون من ذرات الكربون مرتبة في شبكة سداسية مع مدارات مهجنة sp2.وتشمل مشتقاته الجرافين (G)، وأكسيد الجرافين (GO)، وأكسيد الجرافين المخفض (RGO). إنها تمتلك هياكل كيميائية سطحية ثلاثية الأبعاد فريدة وهياكل حافة فيزيائية حادة. وقد أثبتت الأبحاث الخصائص المضادة للبكتيريا المتميزة والتوافق الحيوي للجرافين وكذلك مشتقاته. علاوة على ذلك، فهي بمثابة ناقلات مثالية للعوامل المضادة للميكروبات، مما يجعلها واعدة للغاية لمختلف التطبيقات في مجالات مضادات الميكروبات عن طريق الفم.

مزايامواد الجرافين المضادة للبكتيريا

1. السلامة والصداقة للبيئة، غير سامة: الاستخدام المطول للفضة النانوية يمكن أن يثير مخاوف تتعلق بالسلامة بسببالتراكم المحتمل والهجرة. التركيزات العالية من الفضة يمكن أن تكون ضارة للغاية للإنسان والثدييات، لأنها قد تدخل الميتوكوندريا والأجنة والكبد والدورة الدموية وأجزاء أخرى من الجسم من خلال التنفس. أشارت الدراسات إلى أن جزيئات الفضة النانوية تظهر سمية أقوى مقارنة بالجسيمات المعدنية النانوية الأخرى مثل الألومنيوم والذهب. ونتيجة لذلك، يحتفظ الاتحاد الأوروبي بموقف حذر فيما يتعلق باستخدام المواد المضادة للميكروبات المصنوعة من الفضة النانوية.في المقابلتستخدم المواد المضادة للميكروبات القائمة على الجرافين آليات تعقيم فيزيائية متآزرة متعددة، مثل "سكاكين النانو". يمكن أن تدمر وتمنع نمو البكتيريا تمامًادون أي سمية كيميائية. تتكامل هذه المواد بسلاسة مع مواد البوليمر لضمان ذلكلا مفرزة مادية أو الهجرة. إن سلامة واستقرار المواد المعتمدة على الجرافين مضمونة بشكل جيد. على سبيل المثال، في تطبيقات المنتجات العملية، حصلت أفلام/أكياس حفظ الأغذية المصنوعة من البولي إيثيلين (PE) القائمة على الجرافين على شهادة الامتثال للمواصفات الغذائية وفقًا للائحة (الاتحاد الأوروبي) 2020/1245 في الاتحاد الأوروبي.
2. الاستقرار على المدى الطويل: تُظهر المواد المعتمدة على الجرافين ثباتًا ومتانة فائقين، مما يوفرتأثير مضاد للميكروبات طويل الأمد لأكثر من 10 سنوات. وهذا يضمن أن تظل خصائصها المضادة للميكروبات فعالة على مدى فترات طويلة من الاستخدام، مما يجعلها مناسبة للاستخدامات طويلة المدى في منتجات نظافة الفم.
3. التوافق الحيوي والسلامة:يُظهر الجرافين، باعتباره مادة كربونية ثنائية الأبعاد، توافقًا حيويًا وأمانًا ممتازين. وهو متوافق مع مجموعة متنوعة من المواد القائمة على الراتنج ويمكن استخدامه بأمان في منتجات العناية بالفم دون التسبب في أي آثار ضارة على أنسجة الفم أو الصحة العامة.
4. نشاط واسع النطاق:تُظهر المواد المعتمدة على الجرافين نشاطًا مضادًا للميكروبات واسع النطاق،قادرة على استهداف مجموعة واسعة من البكتيريا، بما في ذلك السلالات إيجابية الجرام وسالبة الجرام. لقد أظهروامعدلات مضادة للجراثيم 99.9%ضد الإشريكية القولونية، والمكورات العنقودية الذهبية، والمبيضات البيضاء. وهذا يجعلها متعددة الاستخدامات وقابلة للتطبيق في مختلف حالات صحة الفم.

 

آلية الجرافين المضادة للبكتيريا على النحو التالي:

آلية مضادة للجراثيم من الجرافينتمت دراستها على نطاق واسع من قبل فريق تعاوني دولي. بما في ذلك باحثون من الأكاديمية الصينية للعلوم ومركز أبحاث IBM Watson وجامعة كولومبيا. لقد أحرزوا تقدمًا كبيرًا في دراسة الآليات الجزيئية للتفاعل بين الجرافين وأغشية الخلايا البكتيرية. وقد تم نشر الأبحاث الحديثة حول هذا الموضوع في مجلة "Nature Nanotechnology".

ووفقا لبحث الفريق، فإن الجرافين لديه القدرة على تعطيل أغشية الخلايا البكتيرية، مما يؤدي إلى تسرب المواد داخل الخلايا وموت البكتيريا. ويشير هذا الاكتشاف إلى أن الجرافين يمكن أن يكون بمثابة "مضاد حيوي" فيزيائي غير مقاوم. وتكشف الدراسة أيضًا أن الجرافين لا يدخل نفسه في أغشية الخلايا البكتيرية فقط، مما يسبب الجروح، ولكنه يستخرج أيضًا جزيئات الفسفوليبيد مباشرة من الغشاء، وبالتالي يعطل بنية الغشاء ويقتل البكتيريا. قدمت تجارب المجهر الإلكتروني دليلًا مباشرًا على وجود هياكل فارغة واسعة النطاق في أغشية الخلايا البكتيرية بعد التفاعل مع الجرافين المؤكسد، مما يدعم الحسابات النظرية. توفر ظاهرة استخراج جزيء الدهون وتعطيل الغشاء آلية جزيئية جديدة لفهم السمية الخلوية والنشاط المضاد للبكتيريا للمواد النانوية. كما أنه سيسهل إجراء المزيد من الأبحاث حول التأثيرات البيولوجية لمواد الجرافين النانوية وتطبيقاتها في الطب الحيوي.

 

تطبيق الجرافين المضاد للبكتيريا في صناعة فرشاة الأسنان:

 

نظرًا للمزايا المذكورة أعلاه للمواد المركبة من الجرافين، فقد اجتذبت آلية الجرافين المضادة للبكتيريا وتطبيقها اهتمامًا كبيرًا من الباحثين والمهنيين في الصناعات ذات الصلة.

فرشاة أسنان الجرافين المضادة للبكتيريا، قدمهتستخدم مجموعة MARBON شعيرات مصممة خصيصًا مصنوعة من مواد الجرافين النانوية. لذلك يمكن أن يمنع بشكل فعال نمو وتكاثر البكتيريا، وبالتالي يقلل من خطر الإصابة بأمراض الفم.

الشعيرات ناعمة ولكنها مرنة، مما يسمح بتنظيف لطيف للأسنان واللثة مع حماية صحة المينا واللثة. تتميز فرشاة الأسنان أيضًا بتصميم مقبض مريح يوفر قبضة مريحة واستخدامًا مريحًا.

نحن نؤمن إيمانًا راسخًا بأن فرشاة الأسنان المضادة للبكتيريا هذه ستوفر تجربة استثنائية للعناية بالفم. يمكنه إزالة لوحة الأسنان وبقايا الطعام بشكل فعال. بالإضافة إلى ذلك، فهو يوفر حماية طويلة الأمد مضادة للبكتيريا، مما يضمن بقاء تجويف الفم منتعشًا وصحيًا.

 

 

خاتمة:

تمثل فرشاة أسنان الجرافين المضادة للبكتيريا أحدث التطورات في تطبيق مواد الجرافين في المجال المضاد للبكتيريا. بفضل إمكاناتها الهائلة، تم إعداد فرشاة أسنان الجرافين المضادة للبكتيريا لإحداث ثورة في العناية بالفم، مما يوفر للأفراد تجربة رعاية أكثر صحة وراحة للفم. مع تقدم أبحاث مادة الجرافين، ستلعب فرشاة أسنان الجرافين المضادة للبكتيريا دورًا متزايد الأهمية في تعزيز صحة الفم ورفاهيته.