O efeito antibacteriano do grafeno
A citotoxicidade induzida por grafeno não aparenta ser uma ameaça para humanos, mas é letal para bactérias.
O uso generalizado de nanomateriais em biomedicina tem sido acompanhado por um crescente interesse em compreender as suas interações com tecidos, células e biomoléculas. Além disso, a forma como eles afetam a integridade de membranas celulares e proteínas também tem sido estudada.
Pesquisadores da Shanghai University, na China, demonstraram, de forma experimental e teórica, que grafeno puro e nanofolhas de óxido de grafeno podem induzir a degradação das membranas celulares de Escherichia coli. Eles mostraram que nanofolhas de grafeno podem penetrar e extrair grandes quantidades de fosfolipídios das membranas celulares. A compreensão relativa à interação dos nanomateriais com membranas celulares auxilia no entendimento sobre como eles causam citotoxicidade, o que é fundamental para a concepção de aplicações biomédicas mais seguras envolvendo nanomateriais.
Entenda o experimento
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Concepção artística mostrando folhas de grafeno penetrando na membrana de bactérias.[/caption]
Nanofolhas de óxido de grafeno, que são dispersáveis em água, foram produzidas utilizando o método de Hummer modificado. As células de E. coli foram incubadas com 100 ng/ml de nanofolhas de óxido de grafeno a 37 °C. O processo de incubação foi observado com microscopia eletrônica de transmissão (MET) durante o processo de incubação de 2,5 horas.
Inicialmente, as células de E. coli toleram as nanofolhas de óxido de grafeno, especialmente em baixas concentrações. Porém, após algum tempo, as membranas celulares de E. coli foram parcialmente danificadas, com algumas células exibindo baixa densidade de fosfolipídios. Então, finalmente houve perda da integridade celular devido à ação das folhas de grafeno: as membranas celulares foram severamente danificadas e, de quebra, algumas células perderam o seu citoplasma por completo.
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Antibiótico à base de grafeno
Os pesquisadores demonstraram que nanofolhas de óxido de grafeno degradam membranas celulares de E. coli por dois mecanismos distintos, e que ambos reduzem significativamente a viabilidade celular. Também mostraram que a atividade antibacteriana é proporcional ao aumento do tamanho e da concentração de grafeno.
Embora estes resultados tenham sido mostrados para E. coli, os pesquisadores acreditam que mecanismos semelhantes se aplicam a outros tipos de bactéria. Eles presumem que os resultados podem ter implicações no desenvolvimento de novos antibióticos e de outras aplicações clínicas. Em particular, estimam que o grafeno pode se tornar um novo tipo de material antibacteriano para o uso diário, oferecendo pouca resistência bacteriana, já que o mecanismo de “ataque” aos organismos invasores é baseado em dano estrutural.e
Confira o trabalho original em:
Yusong Tu et al., Nature Nanotechnology 8, 594–601 (2013)
Fotos: Yusong Tu et al., Nature Nanotechnology. Reprinted by permission from Macmillan Publishers Ltd: Nature Nanotechnology (8, 594–601), copyright (2013)
