El grafeno combate superbacterias sin dañar células humanas

La higiene es crucial en objetos de uso diario que tienen contacto cercano con el cuerpo, como la ropa, las mascarillas y los cepillos de dientes. Recientemente, científicos del Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) revelaron cómo el grafeno puede eliminar selectivamente bacterias mientras preserva las células humanas. Este descubrimiento sugiere una nueva clase de materiales antibacterianos que podrían ser seguros para las personas y reducir la dependencia de los antibióticos tradicionales.

El equipo de investigación, liderado por el profesor Sang Ouk Kim del Departamento de Ciencia y Ingeniería de Materiales y el profesor Hyun Jung Chung del Departamento de Ciencias Biológicas, identificó el mecanismo detrás de las propiedades antibacterianas del óxido de grafeno (GO). Este material, que consiste en una sola capa atómica de carbono con grupos de oxígeno, presenta la capacidad de dispersarse bien en agua y realizar diversas funciones.

Hasta ahora, los científicos no habían comprendido completamente cómo el grafeno lograba sus efectos antibacterianos. Este estudio proporciona evidencia clara a nivel molecular que explica su funcionamiento.

Acción antibacteriana selectiva

Los investigadores descubrieron que el óxido de grafeno lleva a cabo lo que describen como "acción antibacteriana selectiva". Este material se adhiere y descompone las membranas de las bacterias, mientras que deja intactas las células humanas. El proceso es similar a cómo un imán se adhiere solo a ciertos metales.

Esta selectividad proviene de los grupos que contienen oxígeno en la superficie del óxido de grafeno. Estos grupos se unen específicamente a una molécula llamada POPG, que se encuentra en las membranas celulares bacterianas, pero no en las células humanas. En términos simples, el óxido de grafeno identifica una característica única de las bacterias, se adhiere a ella y descompone la estructura celular. Los fosfolípidos componen la membrana que rodea las células, y el POPG es un tipo que está presente principalmente en las bacterias.

Eficaz contra superbacterias y promueve la curación

Cuando se aplica en forma de nanofibras, este material logró detener el crecimiento de una amplia variedad de bacterias dañinas, incluidas las superbacterias resistentes a los antibióticos. Las pruebas en animales también mostraron que ayudó a las heridas a sanar más rápidamente sin causar inflamación.

Otra ventaja es su durabilidad. Las fibras fabricadas con óxido de grafeno mantuvieron sus propiedades antibacterianas incluso después de múltiples lavados, lo que sugiere un fuerte potencial para su uso en ropa, tejidos médicos y otras aplicaciones prácticas.

De descubrimiento en laboratorio a productos reales

Esta tecnología ya se está utilizando en productos de consumo. Un cepillo de dientes antibacteriano de grafeno, desarrollado a partir de patentes de la startup dirigida por la facultad Materials Creation Co., Ltd., ha vendido más de 10 millones de unidades, demostrando un fuerte éxito comercial. Además, GrapheneTex, un material textil que incorpora esta tecnología, se utilizó en los uniformes del equipo de demostración de taekwondo en los Juegos Olímpicos de París 2024. También se espera que aparezca en ropa deportiva funcional en eventos importantes como los Juegos Asiáticos de 2026.

Ampliando las aplicaciones más allá de la ropa

El profesor Sang Ouk Kim explicó: "Este estudio es un ejemplo de cómo se puede descubrir científicamente por qué el grafeno puede matar selectivamente bacterias mientras sigue siendo seguro para el cuerpo humano". Agregó: "Al utilizar este principio, podemos expandirnos más allá de la ropa segura sin productos químicos agresivos hacia un rango infinito de aplicaciones, incluidos dispositivos portátiles y sistemas textiles médicos".

Sujin Cha (programa de doctorado, Departamento de Ciencia y Ingeniería de Materiales) y Ju Yeon Chung (programa integrado de maestría y doctorado, Departamento de Ciencias Biológicas) contribuyeron como autores principales. El profesor Hyun Jung Chung actuó como coautor correspondiente. Los hallazgos fueron publicados el 2 de marzo en la revista Advanced Functional Materials.

La investigación también atrajo la atención de Nanowerk, una plataforma global de nanotecnología, que la destacó como un 'Spotlight' bajo el título "El óxido de grafeno destruye bacterias sin dañar los tejidos humanos".

Apoyo y financiación de la investigación

Este trabajo fue apoyado por el programa de desarrollo de tecnología de nano/materiales (I+D), el programa de investigación básica individual y el programa de apoyo a investigadores de carrera media, todos financiados por el Ministerio de Ciencia y TIC.

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