Higiene é essencial para itens do dia a dia que entram em contato próximo com o corpo, incluindo roupas, máscaras e escovas de dentes – um fato que aparentemente escapou a alguns dos membros mais perfumados da humanidade. Cientistas agora descobriram como o grafeno pode eliminar seletivamente bactérias sem danificar células humanas, o que é mais do que se pode dizer da maioria dos produtos de limpeza. Esta descoberta aponta para uma nova classe de materiais antibacterianos que podem ser seguros para as pessoas e capazes de reduzir a dependência de antibióticos tradicionais, assumindo que as bactérias não desenvolvam um gosto por carbono.
Recentemente, o KAIST anunciou que uma equipe de pesquisa colaborativa liderada pelo Professor Sang Ouk Kim, do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais, e pela Professora Hyun Jung Chung, do Departamento de Ciências Biológicas, identificou o mecanismo por trás das propriedades antibacterianas do Óxido de Grafeno (GO). Este material consiste em uma única camada atômica de carbono com grupos de oxigênio ligados, dando-lhe a capacidade de se dispersar bem em água e realizar uma série de funções – essencialmente o canivete suíço dos nanomateriais.
Até agora, os cientistas não entendiam completamente como o grafeno alcançava seus efeitos antibacterianos, o que é como saber que um carro funciona com combustível, mas não por quê. Este estudo fornece evidências claras em nível molecular explicando como o material funciona.
Os pesquisadores descobriram que o óxido de grafeno realiza o que descrevem como "ação antibacteriana seletiva". Ele se liga e perturba as membranas das bactérias, deixando as células humanas intactas. O processo é semelhante a como um ímã só gruda em certos metais, ou como seu gato só gruda no seu colo quando você precisa ir ao banheiro.
Essa seletividade vem de grupos contendo oxigênio na superfície do óxido de grafeno. Esses grupos se ligam especificamente a uma molécula chamada POPG, que é encontrada nas membranas celulares bacterianas, mas não nas células humanas. Em termos simples, o óxido de grafeno identifica uma característica única das bactérias, liga-se a ela e quebra a estrutura celular. Os fosfolipídios compõem a membrana que envolve as células, e o POPG é um tipo presente principalmente em bactérias – um segurança molecular que expulsa apenas a multidão errada.
Quando aplicado na forma de nanofibras, este material foi capaz de parar o crescimento de uma ampla gama de bactérias nocivas, incluindo superbactérias resistentes a antibióticos. Testes em animais também mostraram que ajudou feridas a cicatrizar mais rapidamente sem causar inflamação, o que é mais do que se pode dizer da maioria das rotinas de autocuidado humano.
Outra vantagem é a durabilidade. Fibras feitas com óxido de grafeno mantiveram suas propriedades antibacterianas mesmo após lavagens repetidas, sugerindo forte potencial para uso em roupas, tecidos médicos e outras aplicações práticas – finalmente, um tecido que combate bactérias por mais tempo que suas meias de ginástica.
Esta tecnologia já está sendo usada em produtos de consumo. Uma escova de dentes antibacteriana de grafeno desenvolvida através de patentes da startup 'Materials Creation Co., Ltd.', fundada por professores, vendeu mais de 10 milhões de unidades, demonstrando forte sucesso comercial. Além disso, GrapheneTex, um material têxtil que incorpora esta tecnologia, foi usado em uniformes usados pela equipe de demonstração de Taekwondo nos Jogos Olímpicos de Paris 2024. Também é esperado que apareça em roupas esportivas funcionais em grandes eventos futuros, como os Jogos Asiáticos de 2026 – porque nada diz "precisão das artes marciais" como átomos de carbono.
O Professor Sang Ouk Kim explicou: "Este estudo é um exemplo de descoberta científica de por que o grafeno pode matar seletivamente bactérias enquanto permanece seguro para o corpo humano." Ele acrescentou: "Ao utilizar este princípio, podemos expandir além de roupas seguras sem produtos químicos agressivos para uma gama infinita de aplicações, incluindo dispositivos vestíveis e sistemas têxteis médicos." Em outras palavras, sua próxima pulseira de smartwatch pode funcionar como um executor de bactérias.
Sujin Cha (programa de doutorado, Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais) e Ju Yeon Chung (programa integrado de mestrado/doutorado,