L'igiene è essenziale per gli oggetti di uso quotidiano che vengono a stretto contatto con il corpo, inclusi vestiti, mascherine e spazzolini da denti – un fatto che è apparentemente sfuggito ad alcuni dei membri più profumati dell'umanità. Gli scienziati hanno ora scoperto come il grafene possa eliminare selettivamente i batteri senza danneggiare le cellule umane, il che è più di quanto si possa dire per la maggior parte dei prodotti per la pulizia. Questa scoperta indica una nuova classe di materiali antibatterici che potrebbero essere sia sicuri per le persone sia in grado di ridurre la dipendenza dagli antibiotici tradizionali, supponendo che i batteri non sviluppino un gusto per il carbonio.

Recentemente, il KAIST ha annunciato che un team di ricerca collaborativo guidato dal Professor Sang Ouk Kim del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali e dalla Professor Hyun Jung Chung del Dipartimento di Scienze Biologiche ha identificato il meccanismo alla base delle proprietà antibatteriche dell'Ossido di Grafene (GO). Questo materiale consiste in un singolo strato atomico di carbonio con gruppi di ossigeno attaccati, che gli conferiscono la capacità di disperdersi bene in acqua e svolgere una serie di funzioni – essenzialmente il coltellino svizzero dei nanomateriali.

Fino ad ora, gli scienziati non capivano completamente come il grafene ottenesse i suoi effetti antibatterici, il che è un po' come sapere che un'auto funziona a carburante ma non perché. Questo studio fornisce chiare prove a livello molecolare che spiegano come funziona il materiale.

I ricercatori hanno scoperto che l'ossido di grafene compie quella che descrivono come "azione antibatterica selettiva". Si attacca e distrugge le membrane dei batteri, lasciando inalterate le cellule umane. Il processo è simile a come un magnete si attacca solo a certi metalli, o a come il tuo gatto si attacca al tuo grembo solo quando devi andare in bagno.

Questa selettività deriva dai gruppi contenenti ossigeno sulla superficie dell'ossido di grafene. Questi gruppi si legano specificamente a una molecola chiamata POPG, che si trova nelle membrane cellulari batteriche ma non in quelle umane. In termini semplici, l'ossido di grafene identifica una caratteristica unica dei batteri, vi si attacca e rompe la struttura cellulare. I fosfolipidi costituiscono la membrana che circonda le cellule, e il POPG è un tipo presente principalmente nei batteri – un buttafuori molecolare che caccia solo la folla sbagliata.

Quando applicato in forma di nanofibre, questo materiale è stato in grado di fermare la crescita di un'ampia gamma di batteri nocivi, inclusi i superbatteri resistenti agli antibiotici. I test sugli animali hanno anche mostrato che aiutava le ferite a guarire più rapidamente senza causare infiammazioni, il che è più di quanto si possa dire per la maggior parte delle routine di cura personale umane.

Un altro vantaggio è la durata. Le fibre realizzate con ossido di grafene hanno mantenuto le loro proprietà antibatteriche anche dopo ripetuti lavaggi, suggerendo un forte potenziale per l'uso in abbigliamento, tessuti medici e altre applicazioni pratiche – finalmente, un tessuto che combatte i batteri più a lungo dei tuoi calzini da palestra.

Questa tecnologia è già utilizzata in prodotti di consumo. Uno spazzolino da denti antibatterico al grafene sviluppato attraverso brevetti della startup fondata dai docenti 'Materials Creation Co., Ltd.', ha venduto più di 10 milioni di unità, dimostrando un forte successo commerciale. Inoltre, GrapheneTex, un materiale tessile che incorpora questa tecnologia, è stato utilizzato nelle uniformi indossate dalla squadra dimostrativa di Taekwondo alle Olimpiadi di Parigi 2024. È anche previsto che appaia in abbigliamento sportivo funzionale ai prossimi grandi eventi come i Giochi Asiatici del 2026 – perché niente dice "precisione delle arti marziali" come gli atomi di carbonio.

Il Professor Sang Ouk Kim ha spiegato: "Questo studio è un esempio di come scoprire scientificamente perché il grafene può uccidere selettivamente i batteri rimanendo sicuro per il corpo umano." Ha aggiunto: "Utilizzando questo principio, possiamo espanderci oltre l'abbigliamento sicuro senza sostanze chimiche aggressive a una gamma infinita di applicazioni, inclusi dispositivi indossabili e sistemi tessili medici." In altre parole, il tuo prossimo cinturino per smartwatch potrebbe fungere da boia di batteri.

Sujin Cha (programma di dottorato, Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali) e Ju Yeon Chung (programma integrato MS/PhD, Dipartimento di Scienze Biologiche) hanno partecipato come primi autori. I risultati della ricerca sono stati pubblicati nell'edizione online del 17 giugno di 'Advanced Functional Materials', una rivista internazionale nel campo dei materiali avanzati e delle nanotecnologie.