Оксид графена уничтожает опасные бактерии, не повреждая клетки человека

Учёные описали механизм, который помогает объяснить, почему оксид графена способен подавлять рост бактерий и при этом оставаться биосовместимым для клеток человека. Результаты опубликованы в Advanced Functional Materials.

Исследование провела группа под руководством профессора Сан Ук Кима с кафедры материаловедения и инженерии и профессора Хён Чжон Чон с кафедры биологических наук из Корейского передового института науки и технологий (KAIST).

Почему графен действует избирательно

Оксид графена — это одноатомный слой углерода с кислородсодержащими группами на поверхности. Благодаря этим группам материал хорошо распределяется в воде и может взаимодействовать с биологическими структурами.

Авторы показали, что антибактериальное действие оксида графена связано не с грубым повреждением любых клеток подряд, а с избирательным распознаванием бактериальной мембраны. Кислородсодержащие группы на поверхности материала связываются с POPG — фосфолипидом, который характерен для мембран бактерий и отсутствует в клетках человека.

Именно это различие позволяет оксиду графена «узнавать» бактериальные клетки. После связывания материал нарушает целостность их мембраны, что приводит к гибели микроорганизмов.

Активность против устойчивых бактерий

В форме нановолокон материал подавлял рост широкого спектра вредных бактерий, включая штаммы с устойчивостью к антибиотикам. В экспериментах на животных применение таких волокон также было связано с более быстрым заживлением ран и не сопровождалось воспалительной реакцией.

Отдельно исследователи отметили устойчивость материала к бытовому использованию: волокна с оксидом графена сохраняли антибактериальные свойства после многократной стирки. Это делает технологию потенциально интересной для медицинских тканей, защитной одежды, масок, спортивной формы и других изделий, которые часто контактируют с кожей.

Не антибиотик, а новый тип защитного материала

Авторы не представляют оксид графена как прямую замену антибиотикам. Скорее, речь идёт о материале, который может снижать бактериальное загрязнение поверхностей и уменьшать риск передачи микроорганизмов в повседневной среде.

Такой подход особенно важен на фоне роста устойчивости бактерий к лекарствам. Ранее уже сообщалось, что природные соединения могут ослаблять опасные микроорганизмы: например, ягоды бразильского перца показали активность против устойчивых стафилококковых бактерий. Новая работа показывает другой путь — не лекарственный, а материаловедческий.

Где технологию уже применяют

На основе патентов университетского стартапа Materials Creation Co., Ltd. уже разработана антибактериальная зубная щётка с графеном. По данным авторов сообщения, было продано более 10 млн таких изделий.

Кроме того, текстильный материал GrapheneTex, в который встроена эта технология, использовали в форме демонстрационной команды по тхэквондо на Олимпийских играх 2024 года в Париже. Ожидается, что он может появиться и в функциональной спортивной одежде на крупных соревнованиях, включая Азиатские игры 2026 года.

Что это меняет для медицины и гигиены

По словам Сан Ук Кима, исследование показывает, почему графен может избирательно уничтожать бактерии и оставаться безопасным для организма. Такой принцип можно использовать не только в одежде без агрессивных химических добавок, но и в носимых устройствах, медицинских тканях и системах ухода за ранами.

Важный следующий шаг — проверить долговременную безопасность и эффективность таких материалов в разных условиях применения: при контакте с кожей, слизистыми оболочками, раневой поверхностью и в условиях многократной обработки.

Литература

Cha S., Chung J.Y., Yang S., Lee S.C., Lee C.W., Cheng C.W.-L., Kim J.B., Kim N.J., Park A., Choi H., Sinn J., Weissleder R., Kotov N.A., Seo M., Chung H.J., Kim S.O. Biocompatible but Antibacterial Mechanism of Graphene Oxide for Sustainable Antibiotics // Advanced Functional Materials. 2026. DOI: 10.1002/adfm.74695.