Des scientifiques de l'Université Rice et de l'Université Ben Gourion du Néguev (BGU) ont découvert que le graphène induit par laser (LIG) est un matériau antisalissure très efficace et, lorsqu'il est électrifié, zapper de bactéries.

LIG est une version spongieuse du graphène, la couche à un seul atome d'atomes de carbone. Le laboratoire Rice du chimiste James Tour l'a développé il y a trois ans en brûlant partiellement une feuille de polyimide peu coûteuse avec un laser, qui a transformé la surface en un réseau de feuilles de graphène interconnectées. Les chercheurs ont depuis suggéré des utilisations pour le matériau dans l'électronique portable et les piles à combustible et pour les surfaces superhydrophobes ou superhydrophiles.

Selon leur rapport dans l'American Chemical Society's Matériaux et interfaces appliqués ACS , LIG protège également les surfaces du biofouling, l'accumulation de micro-organismes, plantes ou autre matériel biologique sur des surfaces humides.

« Cette forme de graphène est extrêmement résistante à la formation de biofilm, ce qui est prometteur pour des endroits comme les stations d'épuration, opérations de forage pétrolier, les hôpitaux et les applications océaniques comme les canalisations sous-marines sensibles à l'encrassement, " Tour a déclaré. " Les qualités antibactériennes lorsque l'électricité est appliquée est un grand avantage supplémentaire. "

Lorsqu'elles sont utilisées comme électrodes avec une faible tension appliquée, LIG devient l'équivalent bactérien d'un zappeur d'insectes d'arrière-cour. Des tests sans charge ont confirmé ce que l'on sait depuis longtemps, à savoir que les nanoparticules à base de graphène ont des propriétés antibactériennes. Lorsque 1,1 à 2,5 volts ont été appliqués, les électrodes LIG hautement conductrices "améliorent considérablement" ces propriétés.

Sous le microscope, les chercheurs ont observé que des bactéries Pseudomonas aeruginosa marquées par fluorescence dans une solution avec des électrodes LIG supérieures à 1,1 volt étaient attirées vers l'anode. Au-dessus de 1,5 volts, les cellules ont commencé à disparaître et ont complètement disparu en 30 secondes. A 2,5 volts, les bactéries ont disparu presque complètement de la surface après une seconde.

Le laboratoire Rice s'est associé au professeur Christopher Arnusch, un conférencier à l'Institut BGU Zuckerberg pour la recherche sur l'eau qui se spécialise dans la purification de l'eau. Le laboratoire d'Arnusch a testé les électrodes LIG dans une solution chargée de bactéries avec 10 pour cent d'eaux usées traitées secondairement et a constaté qu'après neuf heures à 2,5 volts, 99,9 pour cent des bactéries ont été tuées et les électrodes ont fortement résisté à la formation de biofilm.

Les chercheurs soupçonnent que les bactéries peuvent disparaître grâce à une combinaison de contact avec la surface rugueuse de LIG, la charge électrique et la toxicité de la production localisée de peroxyde d'hydrogène. Le contact peut être quelque chose comme un genou frappant le trottoir, mais dans ce cas, les bactéries sont toutes du genou et les bords pointus du graphène détruisent rapidement leurs membranes.

Heureusement, Les propriétés anti-fouling du LIG empêchent les bactéries mortes de s'accumuler à la surface, Tour dit.

« La combinaison de l'inhibition passive de l'encrassement biologique et de l'élimination microbienne active induite par la tension en fera probablement un matériau très recherché pour inhiber la croissance d'un encrassement naturel gênant qui afflige de nombreuses industries, ", a déclaré la tournée.