Voulez-vous en savoir plus ? Un nouveau papier antibactérien de nanomatériau à base de graphène
Des scientifiques chinois pensent qu’il servira comme emballage et qu’il prolongera la durée de vie.
Des scientifiques de la Shanghai University ont développé deux dérivés de graphène solubles dans l’eau et capables de freiner de façon efficace la croissance d’Escherichia coli [Harrington 2010; Hu et al. 2010]. E. coli est une bactérie Gram négative, qu’on trouve généralement dans le gros intestin des homéothermes. La plupart des classes sont peu dangereuses, mais certaines peuvent provoquer une intoxication alimentaire et cela mène à des rappels de produits. Aujourd’hui les matériaux antibactériens sont de plus en plus utilisés pour une meilleure santé publique. D’un grand nombre de substances chimiques, comme les antibiotiques, les ions des métaux ou des sels d’ammonium quaternaires, on sait qu’ils empêchent le rattachement et la prolifération de microbes sur les surfaces des matériaux. Toutefois ces matériaux donnent lieu à une certaine préoccupation suite à la résistance aux antibiotiques et à la pollution environnementale.
Ainsi les propriétés antibactériennes des nanomatériaux tels les nanoparticules d’argent, d’oxyde de titane et également de carbone ont été étudiées récemment. Ces derniers sont un nouveau type de nanoparticules de carbone, ils ressemblent au graphène enroulé.
Le graphène est une mono couche d’atomes de carbone qui sont condensés dans un cristal bidimensionnel.
Geim [2009] appelle le graphène un matériau miraculeux avec beaucoup de superlatives. C’est le matériau le plus fin sur terre et en outre le plus fort. Le graphène peut avoir des densités de six ordres de grandeur supérieurs à celle du cuivre, il a une conductivité thermique maximale, est très rigide et imperméable aux gaz.
Cette étoile montante au firmament de la science des matériaux présente des qualités de cristal et électroniques extraordinaires. Malgré sa courte histoire, le graphène connaît déjà un tas d’applications; des relevés ont été publiés par Novoselov et al. [2005] et Geim & Novoselov [2007]. La hausse, rarement vu, d’articles récents sur le graphène dans les revues Nature et Science illustre son importance énorme et ses propriétés innovatrices [Novoselov et al. 2004 & 2005; Stankovich et al. 2006].
On a également découvert que le graphène est un substrat biocompatible pour l’adhésion. En outre, l’oxyde de graphène est utilisé en tant que système de nano transport pour délivrer aux cellules des médicaments insolubles dans l’eau. Les propriétés motivaient Hu et al. [2010] à étudier la cytotoxicité et les propriétés antiseptiques.
Après une incubation de deux heures avec des feuilles d’oxyde de graphène, l’activité métabolique des cellules Escherichia coli retombait à ~70 pourcent. Les scientifiques chinois étudiaient aussi bien des nano feuilles d’oxyde de graphène [GO] que d’oxyde de graphène réduit [rGO]. En plus, des analyses avec des concentrations faibles, il a été constaté que des concentrations GO de 85 μg/mL diminuent l’activité de la cellule jusqu’à 13 pourcent, ce qui démontre clairement la capacité d’inhibitation des GO-nano feuilles. Le rGO a également de très bonnes propriétés antibactériennes. Il réduit l’activité métabolique des cellules E. coli jusqu’à environ 24 pourcent après traitement avec une concentration de 85 μg/mL à 37 C et pendant une période similaire.
Là où les propriétés antibactériennes du rGO sont à peine plus faibles que celles du GO, la cytotoxicité [la propriété d’être toxique pour cellules] est significativement plus forte. L’étude mentionne que ceci est dû aux changements des surfaces et aux modifications des groupes fonctionnels du GO et du rGO sur les surfaces des nano feuilles.
Les films d’enveloppage tiennent l’aliment plus frais.
Aussi bien les nano feuilles GO que rGO ont été facilement transformées, par un processus de filtration sous vide en une seule phase, en papier macroscopique, séparé, ferme et pliable. Après la production du papier les scientifiques ont essayé de faire pousser des cellules bactériennes et humaines sur ces feuilles. Les cellules bactériennes n’y poussaient pas et, par contre, le papier n’avait presque pas d’effet sur les cellules humaines.
“Suite à l’effet antibactérien supérieur des nano feuilles de GO et suite à sa prodcution en masse facile et bon marché on espère que ce nouveau nano matériau offrira de nouvelles opportunités pour le développement de matériaux antibactériens” concluaient les scientifiques.
Il semble que le papier à fines feuilles de carbone présente des propriétés antibactériennes avec un large éventail d’applications. Ce nouveau papier antibactérien pourrait mener à des matériaux d’emballages pour aliments qui étendent fortement la durée de vie, à des chaussures qui ne puent jamais et à des pansements qui disposent d’un mécanisme incorporé dissuasif contre les infections.
Le marché des matériaux et des surfaces antibactériens agrandit explosivement. Cao & Sun [2009] on récemment développé une peinture antimicrobienne qui tue les bactériens et les virus quand ils sont en contact avec la peinture. Les propriétés antimicrobiennes restent inchangés pendant un an sous conditions d’usage normal.
Quand le virus de la grippe atterrit sur la surface, la diffusion de la grippe s’arrête. Et ceci n’est pas une blague d’Hollywood!!!
Références
Cao & Sun [2009]. Polymeric N-Halamine Latex Emulsions for Use in Antimicrobial Paints, ACS Applied Material Interfaces 1, 2, 494 – 504
Geim [2009]. Graphene: Status and Prospects, Science 324, 1530 – 1534
Geim & Novoselov [2007]. The rise of graphene, Nature Materials 6, 183 - 191
Harrington [2010]. Graphene-based antibacterial paper has food packaging potential, www.ap-foodtechnology.com
Hu et al. [2010]. Graphene-Based Antibacterial Paper, ACS Nano 4, 7, 4317 – 4323
Novoselov et al. [2004]. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films, Science 306, 666 - 669
Novoselov et al. [2005]. Two-dimensional gas of massless Dirac fermions in graphene, Nature 438, 197 – 200
Stankovich et al. [2006]. Graphene-based composite materials, Nature 442, 282 - 286
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