Графен научили убивать бактерии, не трогая клетки человека

Ученые из KAIST раскрыли механизм, с помощью которого оксид графена избирательно уничтожает вредные бактерии, не нанося вреда клеткам человека. Это открытие может привести к созданию нового класса безопасных антибактериальных материалов, способных снизить зависимость от традиционных антибиотиков.

Исследовательская группа под руководством профессора Сан Ук Ким из Департамента материаловедения и инженерии и профессора Хён Чжун Чун из Департамента биологических наук установила, что избирательное действие оксида графена обусловлено кислородсодержащими группами на его поверхности. Эти группы связываются с молекулой POPG, которая присутствует в мембранах бактериальных клеток, но отсутствует в человеческих клетках. Таким образом, оксид графена распознает уникальный признак бактерий, прикрепляется к нему и разрушает клеточную структуру.

В форме нановолокон материал подавлял рост широкого спектра вредных бактерий, включая устойчивые к антибиотикам «супербактерии». Эксперименты на животных также показали, что он ускоряет заживление ран без воспаления. Еще одним преимуществом является долговечность: волокна с оксидом графена сохраняли антибактериальные свойства даже после многократных стирок, что делает их перспективными для использования в одежде, медицинских тканях и других практических приложениях.

Технология уже нашла применение в потребительских товарах. Зубная щетка с графеном, разработанная стартапом «Materials Creation Co., Ltd.», была продана тиражом более 10 миллионов единиц. Кроме того, текстильный материал GrapheneTex, использующий эту технологию, был применен в форме команды демонстрации тхэквондо на Олимпийских играх 2024 года в Париже. Ожидается его появление в функциональной спортивной одежде на крупных мероприятиях, таких как Азиатские игры 2026 года.

Профессор Сан Ук Ким пояснил: «Это исследование — пример научного объяснения того, почему графен может избирательно убивать бактерии, оставаясь безопасным для организма человека. Используя этот принцип, мы можем выйти за рамки безопасной одежды без агрессивных химикатов и перейти к бесконечному спектру применений, включая носимые устройства и системы медицинского текстиля».

Результаты исследования были опубликованы 2 марта в журнале Advanced Functional Materials.