L'hygiène est essentielle pour les objets du quotidien en contact étroit avec le corps, notamment les vêtements, les masques et les brosses à dents – un fait qui a apparemment échappé à certains des membres les plus odorants de l'humanité. Les scientifiques ont maintenant découvert comment le graphène peut éliminer sélectivement les bactéries tout en laissant les cellules humaines indemnes, ce qui est plus qu'on ne peut en dire de la plupart des produits de nettoyage. Cette découverte pointe vers une nouvelle classe de matériaux antibactériens qui pourraient être à la fois sans danger pour les humains et capables de réduire la dépendance aux antibiotiques traditionnels, à supposer que les bactéries ne développent pas un goût pour le carbone.

Récemment, le KAIST a annoncé qu'une équipe de recherche collaborative dirigée par le professeur Sang Ouk Kim du Département des sciences et de l'ingénierie des matériaux et la professeure Hyun Jung Chung du Département des sciences biologiques a identifié le mécanisme derrière les propriétés antibactériennes de l'oxyde de graphène (GO). Ce matériau consiste en une seule couche atomique de carbone avec des groupes oxygène attachés, lui donnant la capacité de bien se disperser dans l'eau et d'exercer une gamme de fonctions – essentiellement le couteau suisse des nanomatériaux.

Jusqu'à présent, les scientifiques ne comprenaient pas pleinement comment le graphène obtenait ses effets antibactériens, ce qui revient à savoir qu'une voiture fonctionne au carburant mais pas pourquoi. Cette étude fournit des preuves moléculaires claires expliquant comment le matériau fonctionne.

Les chercheurs ont découvert que l'oxyde de graphène exerce ce qu'ils décrivent comme une « action antibactérienne sélective ». Il se fixe et perturbe les membranes des bactéries tout en laissant les cellules humaines intactes. Le processus est similaire à la façon dont un aimant n'adhère qu'à certains métaux, ou à la façon dont votre chat ne s'installe sur vos genoux que lorsque vous avez besoin d'aller aux toilettes.

Cette sélectivité provient des groupes contenant de l'oxygène à la surface de l'oxyde de graphène. Ces groupes se lient spécifiquement à une molécule appelée POPG, que l'on trouve dans les membranes des cellules bactériennes mais pas dans les cellules humaines. En termes simples, l'oxyde de graphène identifie une caractéristique unique des bactéries, s'y attache et décompose la structure cellulaire. Les phospholipides constituent la membrane entourant les cellules, et le POPG est un type principalement présent dans les bactéries – un videur moléculaire qui ne vire que la mauvaise foule.

Lorsqu'il est appliqué sous forme de nanofibres, ce matériau a pu arrêter la croissance d'une large gamme de bactéries nocives, y compris les superbactéries résistantes aux antibiotiques. Des tests sur des animaux ont également montré qu'il aidait les plaies à guérir plus rapidement sans provoquer d'inflammation, ce qui est plus qu'on ne peut en dire de la plupart des routines d'auto-soins humaines.

Un autre avantage est la durabilité. Les fibres fabriquées avec de l'oxyde de graphène ont conservé leurs propriétés antibactériennes même après des lavages répétés, suggérant un fort potentiel pour une utilisation dans les vêtements, les textiles médicaux et d'autres applications pratiques – enfin, un tissu qui combat les bactéries plus longtemps que vos chaussettes de sport.

Cette technologie est déjà utilisée dans des produits de consommation. Une brosse à dents antibactérienne en graphène développée grâce à des brevets de la startup dirigée par des professeurs « Materials Creation Co., Ltd. » s'est vendue à plus de 10 millions d'unités, démontrant un fort succès commercial. De plus, GrapheneTex, un matériau textile intégrant cette technologie, a été utilisé dans les uniformes portés par l'équipe de démonstration de Taekwondo aux Jeux Olympiques de Paris 2024. Il devrait également apparaître dans des vêtements de sport fonctionnels lors de grands événements à venir comme les Jeux Asiatiques de 2026 – parce que rien ne dit « précision des arts martiaux » comme des atomes de carbone.

Le professeur Sang Ouk Kim a expliqué : « Cette étude est un exemple de découverte scientifique des raisons pour lesquelles le graphène peut tuer sélectivement les bactéries tout en restant sans danger pour le corps humain. » Il a ajouté : « En utilisant ce principe, nous pouvons étendre au-delà des vêtements sûrs sans produits chimiques agressifs à une gamme infinie d'applications, y compris les dispositifs portables et les systèmes textiles médicaux. » En d'autres termes, votre prochain bracelet de montre connectée pourrait faire office de bourreau de bactéries.

Sujin Cha (programme de doctorat, Département des sciences et de l'ingénierie des matériaux) et Ju Yeon Chung (programme intégré Master/Doctorat,