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INNOVAZIONE SOSTENIBILE

IL GRAFENE FA BENE

Categoria // Medicina e Biotecnologie, Grafene

Un sensore di grafene posizionato sulla superficie dei denti segnala le malattie batteriche. Le nanoplacchette di questo materiale hanno rivelato proprietà antipatogene. Il grafene si sta rivelando un materiale dalle mille applicazioni: tutte utili.

nanoplacchette di grafene
grafene per usi medicali ed estetici

Pensate a tessuti intelligenti che riconoscono le sostanze nocive. Il loro impiego per particolari abitida lavoro è evidente. E ancora, materiali per il rilascio controllato di farmaci all'interno del corpo umano, e perfino tester sulla qualità dei capelli naturali per l'extension.
Proprio verificando la sicurezza di impiego di questi materiali i ricercatori del nuovo Laboratorio per le Nanotecnologie e le Nanoscienze della Sapienza (SNN-Lab) hanno fatto una scoperta sorprendente: le nanoplacchette di grafene, usate per l'esperimento, non solo non sono dannose alla salute degli esseri viventi, ma sono in grado di contrastare l'azione di batteri, anche patogeni, per l'uomo.
I ricercatori hanno infettato il vermetto Caenorhabditis elegans, il più studiato dai genetisti e innocuo abitante del terreno, con un batterio, lo Pseudomonas aeruginosa, patogeno anche per l'uomo. Quindi hanno studiato la localizzazione di nanoparticelle di grafene all'interno del nematode (il vermetto scientificamente si definisce così) dopo l'ingestione. Le nanoparticelle sono risultate prive di tossicità acuta e cronica, dimostrando al contrario una buona capacità antibatterica e migliorando l'"attesa di vita" dei nematodi.


Il sistema in vivo impiegato suggerirà ai ricercatori il tipo di controlli da effettuare a un livello successivo di utilizzo pratico sui mammiferi e sull'uomo.
I graphite nanoplatelets (GNPs) sono nanoplacchette costituite da pochi piani di grafene sovrapposti aventi dimensioni laterali di qualche micron e spessori variabili da 1 nm fino alla decina di nanometri. Questi materiali hanno un vasto potenziale di applicazioni che va dalla nano-medicina ai biosensori, a filler per nanocompositi multifunzionali con ottime proprietà meccaniche, termiche ed elettriche/elettromagnetiche.
I GNPs sono ottenibili mediante un processo di sintesi, messo a punto* presso il Laboratorio di Nanotecnologie e Nanoscienze della Sapienza, facilmente esportabile su larga scala con costi decisamente contenuti.

Negli Stati Uniti invece Michael McAlpine, della Princeton University, ha sviluppato un nuovo tipo di sensore chimico a distanza in grado di trasmettere i messaggi dei... molari segnalando i batteri a livello delle singole cellule utilizzando tecnologia senza fili.

Il sensore rappresenta una nuova sinergia tra diversi materiali intelligenti. Questa tecnologia consente la comunicazione wireless con un rilevatore e per la prima volta un dispositivo è stato interfacciato direttamente con il tessuto biologico.
Il sensore è stampato su di una piccola griglia di grafene, a sua volta appoggiato su un sottile strato di seta trasparente. Questo ha agito come una piattaforma da cui partire per trasferire il grafene su una vasta gamma di supporti (denti, ma anche tessuti molli).
Dopo aver posizionato il dispositivo di seta-grafene sul dente, l'area è stata risciacquata con acqua, sciogliendo il supporto di seta lasciando il circuito ultra-sottile in posizione. Le straordinarie proprietà del grafene hanno garantito che il materiale aderisse fortemente alla superficie. Il passo successivo è stato quello di attaccare peptidi bifunzionali allo strato basale di grafene. Successivamente stata impiegata una proteina antimicrobica (AMP), che ha una forte affinità per i tre più importanti ceppi batterici.
Quando i batteri si legano alla proteina il sensore, interrogato tramite un antenna esterna, indica le concentrazioni batteriche. La scoperta è importante per individuare e combattere tempestivamente le concentrazioni perfino al livello della singola cellula e in ciò la flessibilità e la natura non tossica del grafene gioca un ruolo importante per le prospettive future.

*Il lavoro è nato dalla collaborazione tra i gruppi coordinati da Claudio Palleschi del dipartimento di Biologia e Biotecnologie "Charles Darwin", M. Sabrina Sarto del dipartimento di Ingegneria Astronautica, Elettrica ed Energetica e responsabile del Laboratorio e da Maria L. Santarelli del dipartimento di Ingegneria Chimica Materiali e Ambiente, afferenti al Centro di Ricerca per le Nanotecnologie applicate all'Ingegneria della Sapienza (CNIS).

Andrea Santillana

Pubblicato:

Lunedì, 05 Novembre 2012

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