स्वच्छता उन रोज़मर्रा की चीज़ों के लिए ज़रूरी है जो शरीर के सीधे संपर्क में आती हैं, जिनमें कपड़े, मास्क और टूथब्रश शामिल हैं - एक ऐसा तथ्य जो मानवता के कुछ अधिक सुगंधित सदस्यों से स्पष्ट रूप से बच गया है। वैज्ञानिकों ने अब पता लगाया है कि कैसे ग्रैफीन चुनिंदा रूप से बैक्टीरिया को खत्म कर सकता है जबकि मानव कोशिकाओं को अप्रभावित छोड़ देता है, जो कि अधिकांश सफाई उत्पादों के बारे में नहीं कहा जा सकता है। यह खोज जीवाणुरोधी सामग्रियों के एक नए वर्ग की ओर इशारा करती है जो लोगों के लिए सुरक्षित हो सकती है और पारंपरिक एंटीबायोटिक दवाओं पर निर्भरता कम करने में सक्षम हो सकती है, बशर्ते कि बैक्टीरिया कार्बन का स्वाद न विकसित कर लें।

हाल ही में, KAIST ने घोषणा की कि सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग विभाग के प्रोफेसर सांग ओक किम और जैविक विज्ञान विभाग की प्रोफेसर ह्यून जंग चुंग के नेतृत्व में एक सहयोगी शोध दल ने ग्रैफीन ऑक्साइड (GO) के जीवाणुरोधी गुणों के पीछे के तंत्र की पहचान की। इस सामग्री में ऑक्सीजन समूहों के साथ कार्बन की एक एकल परमाणु परत होती है, जो इसे पानी में अच्छी तरह से फैलने और कई कार्य करने की क्षमता देती है - मूल रूप से नैनोमटेरियल का स्विस आर्मी चाकू।

अब तक, वैज्ञानिक पूरी तरह से नहीं समझ पाए थे कि ग्रैफीन अपने जीवाणुरोधी प्रभाव कैसे प्राप्त करता है, जो यह जानने जैसा है कि कार ईंधन पर चलती है लेकिन क्यों नहीं। यह अध्ययन स्पष्ट आणविक-स्तर के सबूत प्रदान करता है जो बताता है कि सामग्री कैसे काम करती है।

शोधकर्ताओं ने पाया कि ग्रैफीन ऑक्साइड वह करता है जिसे वे "चयनात्मक जीवाणुरोधी क्रिया" कहते हैं। यह बैक्टीरिया की झिल्लियों से जुड़ता है और उन्हें बाधित करता है जबकि मानव कोशिकाओं को अप्रभावित छोड़ देता है। यह प्रक्रिया उसी तरह है जैसे चुंबक केवल कुछ धातुओं से चिपकता है, या आपकी बिल्ली केवल तब आपकी गोद में चिपकती है जब आपको पेशाब करने की आवश्यकता होती है।

यह चयनात्मकता ग्रैफीन ऑक्साइड की सतह पर ऑक्सीजन युक्त समूहों से आती है। ये समूह विशेष रूप से POPG नामक एक अणु से बंधते हैं, जो बैक्टीरिया कोशिका झिल्लियों में पाया जाता है लेकिन मानव कोशिकाओं में नहीं। सरल शब्दों में, ग्रैफीन ऑक्साइड बैक्टीरिया की एक अनूठी विशेषता की पहचान करता है, उससे जुड़ता है, और कोशिका संरचना को तोड़ देता है। फॉस्फोलिपिड कोशिकाओं के चारों ओर की झिल्ली बनाते हैं, और POPG मुख्य रूप से बैक्टीरिया में मौजूद एक प्रकार है - एक आणविक बाउंसर जो केवल गलत भीड़ को बाहर निकालता है।

जब नैनोफाइबर के रूप में लागू किया गया, तो यह सामग्री एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी सुपरबग्स सहित हानिकारक बैक्टीरिया की एक विस्तृत श्रृंखला के विकास को रोकने में सक्षम थी। जानवरों में परीक्षणों ने यह भी दिखाया कि इसने सूजन पैदा किए बिना घावों को तेजी से ठीक करने में मदद की, जो कि अधिकांश मानव स्व-देखभाल दिनचर्या के बारे में नहीं कहा जा सकता है।

एक और लाभ स्थायित्व है। ग्रैफीन ऑक्साइड से बने फाइबर ने बार-बार धोने के बाद भी अपने जीवाणुरोधी गुणों को बरकरार रखा, जो कपड़े, चिकित्सा वस्त्रों और अन्य व्यावहारिक अनुप्रयोगों में उपयोग की मजबूत संभावना का सुझाव देता है - आखिरकार, एक ऐसा कपड़ा जो आपके जिम के मोज़ों से अधिक समय तक बैक्टीरिया से लड़ता है।

इस तकनीक का उपयोग पहले से ही उपभोक्ता उत्पादों में किया जा रहा है। संकाय-नेतृत्व वाले स्टार्टअप 'मटेरियल्स क्रिएशन कंपनी लिमिटेड' के पेटेंट के माध्यम से विकसित एक ग्रैफीन जीवाणुरोधी टूथब्रश ने 10 मिलियन से अधिक इकाइयाँ बेची हैं, जो मजबूत व्यावसायिक सफलता प्रदर्शित करती है। इसके अलावा, इस तकनीक को शामिल करने वाली एक कपड़ा सामग्री, ग्रैफीनटेक्स, का उपयोग 2024 पेरिस ओलंपिक में ताइक्वांडो प्रदर्शन टीम द्वारा पहनी जाने वाली वर्दी में किया गया था। यह 2026 एशियाई खेलों जैसे प्रमुख आगामी आयोजनों में कार्यात्मक स्पोर्ट्सवियर में दिखाई देने की भी उम्मीद है - क्योंकि "मार्शल आर्ट सटीकता" जैसा कुछ नहीं है जैसे कार्बन परमाणु।

प्रोफेसर सांग ओक किम ने समझाया, "यह अध्ययन वैज्ञानिक रूप से यह उजागर करने का एक उदाहरण है कि ग्रैफीन मानव शरीर के लिए सुरक्षित रहते हुए चुनिंदा रूप से बैक्टीरिया को क्यों मार सकता है।" उन्होंने कहा, "इस सिद्धांत का उपयोग करके, हम कठोर रसायनों के बिना सुरक्षित कपड़ों से लेकर पहनने योग्य उपकरणों और चिकित्सा वस्त्र प्रणालियों सहित अनुप्रयोगों की एक अनंत श्रृंखला तक विस्तार कर सकते हैं।" दूसरे शब्दों में, आपका अगला स्मार्टवॉच बैंड बैक्टीरिया निष्पादक के रूप में दोगुना हो सकता है।

सुजिन चा (पीएचडी कार्यक्रम, सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग विभाग) और जू येओन चुंग (एकीकृत एमएस/पीएचडी कार्यक्रम, सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग विभाग) ने अध्ययन में पहले लेखक के रूप में योगदान दिया। यह शोध उन्नत कार्यात्मक सामग्री में प्रकाशित हुआ था।