與醫療植入物相關的細菌感染，給全球患者和醫療保健行業都帶來了巨大的負擔。好消息是，近日發表在《科學報告》期刊上的一篇文章，就介紹了瑞典查爾姆斯理工大學研究人員開發的一種新型感染預防方法 —— 只需將不溶於水的殺菌分子塗覆在基於石墨烯的材料上，並使分子以連續、受控的方式從材料中釋放出來。
（圖自：CTH / Yen Strandqvist）
研究一作，查爾姆斯大學生物與工程系研究員 Santosh Pandit 表示：“該方法的原理很是淺顯易懂，且我們將活性分子與石墨烯結合的方式也非常簡單，能夠輕鬆整合到現有的工業製造流程中”。
Santosh Pandit（圖自：CTH / Johan BoDELL）
據悉，某些細菌會在外科植入物上形成難以穿透的表層生物膜，包括牙科和其它骨科植入手術在內，其已成為了全球醫療保健行業不得不面對的一個主要問題。
研究配圖 – 1：石墨烯與塗層材料的效果對照
這種生物膜較其它細菌更具抵抗力，因而難以通過常規手段進行治療。它往往會給患者帶來巨大的痛苦，在極端情況下，甚至需要徹底移除或更換植入物。
研究配圖 – 2：石墨烯塗層材料的緩釋模式
該校生物工程系研究員 SantoshPandit 補充道：除了對患者的影響，植入物細菌感染還給醫療保健行業造成了巨大的成本壓力。
研究配圖 – 3：兩種細菌暴露於不同藥物濃度下的生長狀況
據悉，目前已有多種不溶於水（疏水性）的藥物和分子可投入到抗菌治療中。但要讓它們在人體內發揮療效，還必須將之附着在一種基礎材料上。
研究配圖 – 4：生物膜抑制效果的對比測量
通常情況下，這種材料製造起來相當困難且費力，因而成本一直居高不下。好消息是，CTH 研究團隊成功地將不溶於水的抗菌分子與石墨烯結合，並讓分子以受控的方式，從材料中緩慢釋放出來。
研究配圖 – 5：掃描電鏡顯微圖像
Santosh Pandit 指出：“石墨烯為與疏水分子或藥物相互作用提供了巨大的潛力，當我們創造新材料時，就利用了石墨烯的這些特性。最終在超聲波的幫助下，成功地將它與抗菌分子高效地結合到了一起”。
研究配圖 – 6：細菌生物膜 96 小時生存能力
據悉，實驗中使用了從地衣中提取的松蘿酸來塗覆石墨烯材料。先前的研究表明，其具有良好的殺菌特性。具體說來是，它能夠阻止細菌形成核酸，特別是抑制 RNA 合成，從而阻斷細菌細胞內蛋白質的產生。
研究配圖 – 7：石墨烯-UA塗層的抗生物膜活性
實驗期間，研究團隊在被金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌感染的模擬材料上進行了測試，這兩種細菌在醫療植入物上形成的生物膜也特別常見，結果讓人感到欣喜。
由於將疏水分子與石墨烯結合的工藝流程十分簡單，且緩釋作用能夠長期抑制細菌形成生物膜，未來這項技術將在植入物感染和預防上發揮更大的作用。