Mekanisme dan Aplikasi Antibakteri Graphene

Rongga mulut adalah mikroekosistem yang kompleks dengan lebih dari 23.000 spesies bakteri yang mengkolonisasinya.Dalam situasi tertentu, bakteri ini dapat secara langsung menyebabkan penyakit mulut dan bahkan berdampak pada kesehatan secara keseluruhan. Namun, penggunaan antibiotik menimbulkan berbagai permasalahan, termasuk degradasi obat yang cepat, pelepasan obat, dan berkembangnya resistensi antibiotik. Dalam beberapa tahun terakhir, fokus penelitian telah bergeser ke arah pengembangan material komposit dengan sifat antimikroba yang sangat baik menggunakan material nano. Saat ini bahan antibakteri berbasis ion nanosilver dan bahan antibakteri berbasis graphene banyak digunakan di pasaran.Pada artikel ini, kami akan memperkenalkan mekanisme dan aplikasi antibakteri graphene dalam industri sikat gigi.

 

Graphene adalah bahan nano karbon dua dimensi yang tersusun dari atom karbon yang tersusun dalam kisi heksagonal dengan orbital hibridisasi sp2.Turunannya meliputi graphene (G), graphene oksida (GO), dan graphene oksida tereduksi (rGO). Grafena memiliki struktur kimia permukaan tiga dimensi yang unik dan struktur tepi fisik yang tajam. Penelitian telah menunjukkan sifat antibakteri dan biokompatibilitas yang luar biasa dari graphene serta turunannya. Selain itu, mereka berfungsi sebagai pembawa ideal untuk agen antimikroba, menjadikannya sangat menjanjikan untuk berbagai aplikasi di bidang antimikroba oral.

Keuntungan daribahan antibakteri graphene

1. Keamanan dan Keramahan Lingkungan, Tidak beracun: Penggunaan nanosilver dalam jangka panjang dapat meningkatkan masalah keamananpotensi akumulasi dan migrasi. Perak dengan konsentrasi tinggi bisa sangat berbahaya bagi manusia dan mamalia, karena perak dapat masuk ke mitokondria, embrio, hati, sistem peredaran darah, dan bagian tubuh lainnya melalui pernapasan. Penelitian telah menunjukkan bahwa partikel nanoperak menunjukkan toksisitas yang lebih kuat dibandingkan dengan nanopartikel logam lain seperti aluminium dan emas. Akibatnya, Uni Eropa mempertahankan sikap hati-hati mengenai penerapan bahan antimikroba nanosilver.Sebaliknya, bahan antimikroba berbasis graphene menggunakan berbagai mekanisme sterilisasi fisik yang sinergis, seperti “pisau nano”. Mereka benar-benar dapat menghancurkan dan menghambat pertumbuhan bakteritanpa toksisitas kimia apa pun. Bahan-bahan ini terintegrasi secara mulus dengan bahan polimer, untuk memastikantidak ada pelepasan atau migrasi material. Keamanan dan stabilitas material berbasis graphene terjamin dengan baik. Misalnya, dalam aplikasi produk praktis, film/kantong pengawet makanan PE (polietilen) berbahan dasar graphene telah memperoleh sertifikasi kepatuhan food grade menurut Regulasi (UE) 2020/1245 di Uni Eropa.
2. Stabilitas Jangka Panjang: Bahan berbasis graphene menunjukkan stabilitas dan daya tahan yang unggulefek antimikroba yang tahan lama selama lebih dari 10 tahun. Hal ini memastikan sifat antimikrobanya tetap efektif selama penggunaan jangka panjang, sehingga cocok untuk aplikasi jangka panjang pada produk kebersihan mulut.
3. Biokompatibilitas dan Keamanan:Graphene, sebagai bahan berbasis karbon dua dimensi, menunjukkan biokompatibilitas dan keamanan yang sangat baik. Ini kompatibel dengan berbagai bahan berbasis resin dan dapat digunakan dengan aman dalam produk perawatan mulut tanpa menimbulkan efek buruk pada jaringan mulut atau kesehatan secara keseluruhan.
4. Aktivitas Spektrum Luas:Bahan berbasis graphene menunjukkan aktivitas antimikroba spektrum luas,mampu menargetkan berbagai macam bakteri, termasuk strain Gram-positif dan Gram-negatif. Mereka telah menunjukkannyatingkat antibakteri 99,9%terhadap Escherichia coli, Staphylococcus aureus, dan Candida albicans. Hal ini menjadikannya serbaguna dan dapat diterapkan dalam berbagai kondisi kesehatan mulut.

 

Mekanisme antibakteri graphene adalah sebagai berikut:

Mekanisme antibakteri graphenetelah dipelajari secara ekstensif oleh tim kolaboratif internasional. Termasuk para peneliti dari Chinese Academy of Sciences, IBM Watson Research Center, dan Columbia University. Mereka telah membuat kemajuan signifikan dalam mempelajari mekanisme molekuler dari interaksi antara graphene dan membran sel bakteri. Makalah terbaru tentang topik ini telah diterbitkan di jurnal “Nature Nanotechnology.”

Menurut penelitian tim, graphene memiliki kemampuan mengganggu membran sel bakteri, menyebabkan kebocoran zat intraseluler dan kematian bakteri. Penemuan ini menunjukkan bahwa graphene berpotensi berfungsi sebagai “antibiotik” fisik yang tidak resisten. Penelitian lebih lanjut mengungkapkan bahwa graphene tidak hanya memasukkan dirinya ke dalam membran sel bakteri, menyebabkan luka, tetapi juga mengekstrak molekul fosfolipid langsung dari membran, sehingga mengganggu struktur membran dan membunuh bakteri. Eksperimen mikroskop elektron telah memberikan bukti langsung mengenai struktur rongga yang luas pada membran sel bakteri setelah berinteraksi dengan graphene teroksidasi, mendukung perhitungan teoritis. Fenomena ekstraksi molekul lipid dan gangguan membran menawarkan mekanisme molekuler baru untuk memahami sitotoksisitas dan aktivitas antibakteri bahan nano. Hal ini juga akan memfasilitasi penelitian lebih lanjut mengenai efek biologis bahan nano graphene dan aplikasinya dalam biomedis.

 

Aplikasi antibakteri graphene dalam industri sikat gigi：

 

Karena keunggulan material komposit graphene di atas, mekanisme dan aplikasi antibakteri graphene telah menarik minat besar dari para peneliti dan profesional di industri terkait.

Sikat gigi antibakteri Graphene, diperkenalkan olehGrup MARBON, menggunakan bulu sikat yang dirancang khusus yang terbuat dari bahan nanokomposit graphene. Sehingga efektif menghambat pertumbuhan dan reproduksi bakteri sehingga mengurangi risiko penyakit mulut.

Bulu-bulunya lembut namun tangguh, memungkinkan pembersihan gigi dan gusi dengan lembut sekaligus melindungi kesehatan email dan gusi. Sikat gigi ini juga dilengkapi dengan desain pegangan ergonomis yang memberikan pegangan yang nyaman dan kemudahan penggunaan.

Kami sangat yakin bahwa sikat gigi antibakteri ini akan memberikan pengalaman perawatan mulut yang luar biasa. Secara efektif dapat menghilangkan plak gigi dan sisa makanan. Selain itu, ia memberikan perlindungan antibakteri yang tahan lama, memastikan rongga mulut Anda tetap segar dan sehat.

 

 

Kesimpulan:

Sikat gigi antibakteri graphene mewakili kemajuan terbaru dalam penerapan bahan graphene di bidang antibakteri. Dengan potensinya yang besar, sikat gigi antibakteri graphene dirancang untuk merevolusi perawatan mulut, memberikan pengalaman perawatan mulut yang lebih sehat dan nyaman bagi individu. Seiring kemajuan penelitian bahan graphene, sikat gigi antibakteri graphene akan memainkan peran yang semakin penting dalam meningkatkan kesehatan dan kesejahteraan mulut.