Le graphène, en tant que matériau de carbone nanométrique le plus fin, le plus dur et le plus conducteur, a été salué comme «l’or noir» et «roi des nouveaux matériaux» dans l’industrie. Le graphène détient d’excellentes propriétés électriques (mobilité des électrons jusqu’à 200000 cm2 / Vs à température ambiante), un poids léger, une bonne conductivité thermique (5000 W / mK), une grande surface spécifique (2630 m2 / g), et une grande résistance à la rupture (125 GPa), mais possède également des propriétés uniques, telles que l’effet hall quantique, l’effet tunnel quantique, etc. Depuis 2004, lorsque le groupe du professeur Geim de l’université de Manchester a obtenu avec succès du Graphene par décapage mécanique, il a attiré l’attention du monde entier et également ravivé l’enthousiasme de nombreux chercheurs à poursuivre le rêve de découvrir de nouveaux matériaux.
Le graphène peut être utilisé dans les matériaux d’électrode de batterie au lithium-ion, les supercondensateurs, les matériaux d’électrode de batterie solaire, la préparation de transistor à couche mince, les capteurs, les dispositifs semi-conducteurs, les écrans tactiles transparents et les électrodes transparentes, etc. Avec une fibre ordinaire nous obtenons des fonctions spéciales telles que le chauffage anti-bactérien, anti-acarien, anti-chaleur, anti-coupure, anti-statique, anti-ultraviolet, infrarouge lointain et le refroidissement par conduction.
Mécanismes anti-bactériens du graphène :
Le graphène est un nanomatériau de carbone bidimensionnel constitué d’atomes de carbone avec des orbitales hybrides sp2 formant un réseau hexagonal en nid d’abeille. Le graphène et ses dérivés, tels que le graphène (G), GO (GO) et GO réduit (rGO), ont des structures chimiques de surface bidimensionnelles uniques et des structures de bord physiques pointues, parmi lesquelles GO est la classe la plus étudiée de graphène anti-bactérien et antiviral. Selon les rapports, la capacité antivirale anti-bactérienne du matériau en graphène repose principalement sur les plusieurs mécanismes suivants de synergie hybride:
1) Coupe physique, Nano couteau, le bord tranchant du graphene peut efficacement couper la surface des bactéries, des virus, détruisant la paroi cellulaire et la structure de la membrane, causée par une fuite de matériel intracellulaire et des troubles métaboliques, tuant finalement les bactéries, les virus. Ce mécanisme est l’un des principaux mécanismes antiviraux anti-bactériens des matériaux en graphène.
2) Insertion et extraction des composants de la surface de la membrane. Les matériaux en graphène ont une grande surface spécifique et une grande hydrophobicité, qui peuvent efficacement adsorber les molécules de phospholipides à la surface des bactéries et des virus par contact ou insertion, détruisant ainsi la structure de leur membrane cellulaire et provoquant la mort des virus bactériens.
3) Capture physique (emballage ). Les matériaux en graphène isolent les bactéries des milieux environnants par enveloppement, bloquant ainsi leur prolifération et exerçant un effet bactériostatique.
4) Stress oxydatif (ROS). Lors du contact avec des bactéries, les défauts de surface et les structures à arêtes vives du graphène peuvent inciter les bactéries à produire des espèces réactives de l’oxygène, conduisant ainsi à des troubles physiologiques et métaboliques normaux et à la mort bactérienne. Mécanisme anti-bactérien et antiviral, la conduction de charge est également un mécanisme anti-bactérien important du graphène qui conduit la charge de surface bactérienne à travers le graphène et ainsi détruit les activités physiologiques et les fonctions de la membrane cellulaire provoquant des troubles métaboliques bactériens et favorisant ainsi la mort bactérienne.
Depuis 2010, sur la base des bonnes propriétés anti-bactériennes du graphène, un grand nombre de recherches ont été rapportés sur le graphène et ses matériaux anti-bactériens composites, confirmant encore le grand potentiel des matériaux en graphène dans les applications anti-bactériennes. Dans le même temps, en tant que nouvelle direction d’application, l’effet antiviral des matériaux en graphène a également été progressivement pris en compte et a montré une bonne capacité d’application antivirale. À l’heure actuelle, les propriétés anti-bactériennes et antivirales spécifiques des matériaux en graphène sont encore controversées. Selon le rapport et les résultats des tests anti-bactériens expérimentaux d’Enhope, les propriétés anti-bactériennes de certains matériaux à base de graphène montrent une certaine sélectivité vis-à-vis de différents types de bactéries ou de virus, qui se manifestent par une résistance élevée à certaines bactéries, mais aussi une faible résistance à certaines autres bactéries et même la promotion de leur prolifération. Cela peut avoir quelque chose à voir avec les propriétés physiques et chimiques des matériaux en graphène utilisés et les caractéristiques des bactéries elles-mêmes. En outre, il existe actuellement de nombreux types de graphène en laboratoire et sur le marché, et les paramètres de qualité et de performance sont très différents, ce qui a considérablement entravé le développement de l’application anti-bactérienne et antivirale des matériaux en graphène. Par conséquent, de nombreux travaux de recherche sont encore nécessaires pour améliorer et clarifier davantage la technologie d’application spécifique des matériaux en graphène.
Les propriétés anti-bactériennes et antivirales des matériaux en graphène sont affectées par les propriétés physiques et chimiques, les facteurs biologiques et les facteurs abiotiques des matériaux en graphène. Les propriétés physiques et chimiques des matériaux en graphène sont principalement influencées par le nombre de couches de graphène, la taille transversale et la composition chimique (rapport carbone-oxygène). Les résultats montrent que plus le nombre de couches de graphène est faible, plus la capacité anti-bactérienne est forte, ce qui peut être liée à l’augmentation de la surface spécifique du graphène, à l’augmentation des défauts et à l’effet de coupe des bords plus fort. En mélangeant GO avec des escherichia coli de différentes tailles transversales, Chen yuan et Al ont constaté que l’effet anti-bactérien de GO sur escherichia coli augmentait avec l’augmentation de la taille transversale de GO, ce qui était lié à la capture plus efficace des bactéries par les GO de grande taille. le potentiel d’affaiblir davantage l’effet de coupe du bord du graphène sur les bactéries et les virus, affectant ainsi l’effet de destruction réel. Fan lizhen et coll ont étudié l’effet anti-bactérien des matériaux en graphène avec différents rapports de surface carbone / oxygène sur e. coli. Les résultats ont montré que plus la teneur en oxygène était élevée, plus la capacité anti-bactérienne était forte. La structure et les conditions physiologiques des bactéries et des virus eux-mêmes affectent également la capacité anti-bactérienne des matériaux en graphène. Des études ont montré que la performance anti-bactérienne des matériaux en graphène contre le staphylocoque aureus Gram positif est meilleure que celle du e Gram négatif. coli, qui peuvent être liées aux caractéristiques de la structure de la membrane externe des bactéries Gram-positives et Gram-négatives. Les conditions externes, telles que le milieu de dispersion, le matériau polymère et la charge de surface, affecteront la capacité anti-bactérienne et antivirale des matériaux en graphène. Dans le milieu de dispersion moyen, les biomolécules se lient et recouvrent la surface du graphène, bloquant ainsi dans une certaine mesure l’effet anti-bactérien du contact entre le graphène et les bactéries, affaiblissant ainsi la propriété anti-bactérienne des matériaux en graphène.
La Technologie de graphène Kyorene possède des droits de propriété intellectuelle indépendants pour la production de la technologie en graphène, qui peut préparer une variété de graphène et de ses dérivés avec différentes tailles transversales, couches et composition chimique de surface, y compris le graphène, le go, le go modifié, etc. En même temps, basé sur matériaux en graphène existants, la société a développé une série de produits en fibres composites de graphène. Basé sur les matières premières en graphène ci-dessus et la technologie des fibres composites, il a de bonnes propriétés anti-bactériennes en se référant aux normes internationales pour les tests anti-microbiens.