Antimicrobial activity of graphene and its viability

Abstract

[en] Graphene has burst onto scene as the last nanomaterial within the emerging field of nanotechnology. Its special properties such as high conductivity, huge strength and flexibility, as well as a large surface that can be functionalized modifying these characteristics, have made appear in numerous studies. These emphasize applications in several scopes like electronics to form the chips next generation, the energy storage using in solar panels, and biomedicine. The applications in this last field are very wide as phototherapy, detection of compounds, formation of bio-images, drug delivery, and as antibacterial agent. Due to the big problem with current antibiotic resistance, the viability of this material as an alternative has been proposed, owing to the appearance of articles that indicate an antibacterial effect of graphene or graphene oxide, in front of a big number of bacteria such as E. Coli or S. Aureus. It seems that the mechanism of action is based on physical damage with consequent destabilization of the membrane, or oxidative stress among others. In addition, another advantage is to exhibit a low toxicity in the case of graphene oxide, and an apparent biocompatibility. This project tries to make an overview of this material and its global impact and its feasibility, through a review of various methods of synthesis, biocompatibility and toxicity. It also reviewed the various published articles on antibacterial activity and its possible mechanism of action, proposing from here, practical applications of this property, for example, its use in wound healing, water disinfection or improvements in prosthetics. It is hoped that this review provides valuable insight, stimulates broader concerns, and spurs further developments in this promising field.

[ca] El grafè ha sigut l’últim nanomaterial en aparèixer en escena dintre de l’emergent camp de la nanotecnologia. Les seves particulars propietats com una gran conductivitat, elevada duresa i flexibilitat, així com una gran superfície que pot ser funcionalitzada modificant aquestes característiques, l’han fet aparèixer en multitud d’estudis. Destaquen les aplicacions en distints àmbits com l’electrònica per formar la següent generació de xips, el magatzem d’energia utilitzant-lo en plaques solars i la biomedicina. Les aplicacions en aquest últim, són molt amplies com fototeràpia, la detecció de compostos, la formació de bio-imatges, el transport de fàrmacs i com a agent antibacterià. A causa del gran problema amb les resistències a antibiòtics actual, s’ha plantejat la viabilitat d’aquest material com a alternativa, degut a la aparició d’articles que indiquen un efecte antibacterià del grafè o òxid de grafè, davant un gran número de bacteris com E. Coli o S. Aureus. Sembla ser, que el mecanisme d’acció es basa en un dany físic amb conseqüent desestabilització de la membrana, o estrès oxidatiu entre altres. A més a més, un altre dels avantatges és presentar una toxicitat baixa en el cas del òxid de grafè, i una aparent biocompatibilitat. Aquest estudi intenta fer una visió general d’aquest material així com el seu impacte global, la seva viabilitat a través de la revisió dels diferents mètodes de síntesi i biocompatibilitat així com toxicitat. També fa una revisió als diferents estudis publicats sobre l’activitat antibacteriana i el seu possible mecanisme d’acció, plantejant a partir d’aquí, aplicacions pràctiques d’aquesta propietat, tal com el seu ús en bandatges, desinfecció d’aigua o la millora en pròtesis. S’espera que aquesta revisió proporcioni informació valuosa i una consciència més amplia així com estimular nous desenvolupaments en aquest prometedor camp.