observed, which seemingly resulted in a growth area for biofilms within the precipitate. However, these findings are merely judged on the basis of measuring the optical density of the dispersion (which should be strongly dependent on the GO concentration [47]) and microscopy. In the context of this study, it should also be noted that testing for bacterial growth inhibition zones on agar plates should only produce negatives (no inhibition) for graphene, since the antibacterial effect is not based on the leaching of soluble species like toxic ions.
In accordance with the previously described study by Akhavan and Ghaderi [44], a slight enhancement of bacterial growth on randomly deposited graphene oxide was reported. The enhanced growth of bacteria on rough (but non-perpendicular) GO films is utilized by Wang et al. to enhance the activity of anaerobic ammonium oxidation bacteria [48].
The apparent discrepancy between biocompatibility and differing antibacterial activities has been explained by Hui et al. [47] In their work, the authors showed that the adsorption of proteins and other biomolecules that are commonly found in nutrient broth on basal planes (i.e., a flat surface) of graphene deactivates its antibacterial activity. However, most antibacterial tests are performed in simple saline solutions that do not contain ingredients that are prone to adsorb on graphene. Consequently, results of the antibacterial activity of graphene (and other nanomaterials [49]) have to be interpreted regarding whether nutrient broths or similar media containing biomolecules that are strongly surface active and readily adsorb on (carbon) nanomaterials were used in the biological experiments. Written concurrently to this overview, these findings on the antibacterial activity have also been very recently summarized in several extensive and detailed reviews [50–52].
2.2. Carbon Nanotubes
Carbon nanotubes (CNT) can be described as hollow structures with an extremely high aspect ratio, which are formed by rolled graphene sheets. Depending on the rolling angle, carbon nanotubes can be metallic or semi-conductive. Furthermore, nanotubes are categorized as single-walled nanotubes (SWNTs) and multi-walled nanotubes (MWNTs). The latter consist of several single-walled tubes that are nested inside each other. Carbon nanotubes, especially SWNTs have a significantly higher antibacterial effect than most carbon nanomaterials [12]. The antibacterial activity of purified SWNTs was first demonstrated by Kang et al. [53]. In their detailed follow-up study, Kang et al. show that purified SWNTs and MWNTs seriously impact bacterial membrane integrity upon direct contact. Accordingly, metabolic activity and morphology are compromised as well [20]. They also show that SWNTs exhibit a stronger antibacterial activity than MWNTs, probably caused by their smaller size that facilitates membrane perturbation and provides a larger surface area (Figure 3). Oxidative stress likely plays an additional, albeit minor, role in the antibacterial mechanism [20]. Liu et al. add further detail to the investigation of mechanical effects that govern the antibacterial activity of CNTs [54]. In accordance with the work by Chen et al. [55], they add weight to the hypothesis that SWNT can act as “nano-darts” that pierce bacterial membranes by comparing bacteria with differing membrane robustness and ruling out other mechanisms by performing extensive control experiments. Further studies indicated that MWNTs showed no mutagenic activity in bacteria assays with E. coli and S. typhimurium [56].
A distinct feature of sp2 carbon nanomaterials, including nanotubes, is their special electronic
structure causing semi-conductivity, or, in the case of some CNTs, even (pseudo) metallic conductivity. This aspect was investigated by Vecitis et al. [57] who could clearly demonstrate that metallic nanotubes exhibit a much higher antibacterial activity than semi-conducting CNTs. Consequently, electronic effects can also contribute to the antibacterial activity of nanotubes and this might also apply for other carbon nanomaterials. Similar to the effect described in more detail for fullerenes (see below), CNTs can be activated via photosensitization causing the formation of additional ROS [58].
สังเกตซึ่งส่งผลให้ดูเหมือนจะอยู่ในพื้นที่การเจริญเติบโตสำหรับไบโอฟิล์มภายในตะกอน อย่างไรก็ตามการค้นพบนี้จะถูกตัดสินเพียงบนพื้นฐานของการวัดความหนาแน่นของการกระจายแสง (ซึ่งควรจะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของการไป [47]) และกล้องจุลทรรศน์ ในบริบทของการศึกษาครั้งนี้ก็ควรจะตั้งข้อสังเกตว่าการทดสอบสำหรับการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรียยับยั้งบนจานอาหารเลี้ยงเชื้อควรผลิตเชิงลบ (ไม่มีการยับยั้ง) สำหรับ graphene ตั้งแต่ผลต้านเชื้อแบคทีเรียไม่ได้ขึ้นกับการชะล้างของชนิดที่ละลายน้ำได้เช่นไอออนที่เป็นพิษ
สอดคล้องกับการศึกษาก่อนหน้านี้โดยอธิบาย Akhavan และ Ghaderi [44], การเพิ่มประสิทธิภาพของเล็กน้อยของการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรียบนฝากสุ่มออกไซด์ graphene ถูกรายงาน การเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรียที่เพิ่มขึ้นในหยาบ ( แต่ไม่ใช่ในแนวตั้งฉาก) ไปที่หนังถูกนำมาใช้โดย Wang et al, เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของแบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจนแอมโมเนียมออกซิเดชัน [48]
ความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างกันได้ทางชีวภาพและความแตกต่างของกิจกรรมการต้านเชื้อแบคทีเรียที่ได้รับการอธิบายโดยฮุย, et al [47] ในการทำงานผู้เขียนแสดงให้เห็นว่าการดูดซับของโปรตีนและสารชีวโมเลกุลอื่น ๆ ที่มักจะพบในน้ำซุปสารอาหารบนเครื่องบินพื้นฐาน (เช่นพื้นผิวที่เรียบ) ของกราฟีนยกเลิกการทำงานของฤทธิ์ต้านแบคทีเรียของมัน อย่างไรก็ตามการทดสอบการต้านเชื้อแบคทีเรียส่วนใหญ่จะดำเนินการในการแก้ปัญหาดินเค็มที่เรียบง่ายที่ไม่ได้มีส่วนผสมที่มีแนวโน้มที่จะดูดซับในแกรฟีน ดังนั้นผลของฤทธิ์ต้านแบคทีเรียของกราฟีน (และวัสดุนาโนอื่น ๆ [49]) จะต้องมีการตีความเกี่ยวกับว่าสารอาหารซุปมิโสะหรือสื่อที่คล้ายกันที่มีสารชีวโมเลกุลที่มีพื้นผิวที่ใช้งานอย่างยิ่งและพร้อมดูดซับใน (คาร์บอน) วัสดุนาโนที่ใช้ในการทดลองทางชีวภาพ เขียนในเวลาเดียวกันนี้ไปที่ภาพรวมการค้นพบเหล่านี้ในฤทธิ์ต้านแบคทีเรียยังได้รับการสรุปเมื่อเร็ว ๆ นี้ในหลาย ๆ ความคิดเห็นที่กว้างขวางและมีรายละเอียด [50-52]
2.2 ท่อนาโนคาร์บอน
ท่อนาโนคาร์บอน (CNT) สามารถอธิบายเป็นโครงสร้างกลวงมีอัตราส่วนที่สูงมากซึ่งจะเกิดขึ้นจากแผ่นกราฟีนรีด ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับมุมกลิ้งท่อนาโนคาร์บอนสามารถเป็นโลหะหรือกึ่งตัวนำ นอกจากนี้ท่อนาโนจะถูกแบ่งออกเป็นท่อนาโนผนังเดี่ยว (SWNTs) และท่อนาโนหลายผนัง (MWNTs) หลังประกอบด้วยหลอดเดียวผนังหลายที่ซ้อนอยู่ภายในแต่ละอื่น ๆ ท่อนาโนคาร์บอนโดยเฉพาะอย่างยิ่ง SWNTs มีผลต้านเชื้อแบคทีเรียอย่างมีนัยสำคัญมากที่สุดกว่าวัสดุนาโนคาร์บอน [12] กิจกรรมการต้านเชื้อแบคทีเรียของ SWNTs บริสุทธิ์เป็นครั้งแรกที่แสดงให้เห็นโดย Kang et al, [53] ในการศึกษาติดตามรายละเอียดของพวกเขาคัง, et al แสดงให้เห็นว่า SWNTs บริสุทธิ์และ MWNTs อย่างจริงจังส่งผลกระทบต่อความสมบูรณ์ของเยื่อหุ้มเซลล์แบคทีเรียเมื่อสัมผัสโดยตรง ดังนั้นกิจกรรมการเผาผลาญและสัณฐานวิทยาที่มีการบุกรุกเช่นกัน [20] พวกเขายังแสดงให้เห็นว่า SWNTs แสดงฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียที่แข็งแกร่งกว่า MWNTs อาจจะเกิดจากขนาดที่เล็กกว่าของพวกเขาที่อำนวยความสะดวกในการก่อกวนและเมมเบรนมีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ (รูปที่ 3) ความเครียด oxidative แนวโน้มที่เล่นเพิ่มเติมแม้จะเล็ก ๆ น้อย ๆ มีบทบาทในกลไกการต้านเชื้อแบคทีเรีย [20] หลิว et al, เพิ่มรายละเอียดเพิ่มเติมเพื่อการตรวจสอบผลกระทบทางกลที่ควบคุมกิจกรรมการต้านเชื้อแบคทีเรียของ CNTs [54] เพื่อให้สอดคล้องกับการทำงานโดยเฉิน et al, [55] พวกเขาเพิ่มน้ำหนักให้กับสมมติฐานที่ว่า SWNT สามารถทำหน้าที่เป็น "นาโนปาเป้า" ที่เจาะเยื่อแบคทีเรียโดยการเปรียบเทียบกับแบคทีเรียที่แตกต่างกันและความทนทานเยื่อปกครองออกเป็นกลไกอื่น ๆ โดยการดำเนินการทดลองการควบคุมที่กว้างขวาง การศึกษาเพิ่มเติมพบว่า MWNTs พบว่าไม่มีการกลายพันธุ์ในกิจกรรมการตรวจแบคทีเรีย E. coli และ S. typhimurium [56]
คุณลักษณะที่แตกต่างของวัสดุนาโนคาร์บอน SP2 รวมทั้งท่อนาโนเป็นอิเล็กทรอนิกส์ของพวกเขาพิเศษ
โครงสร้างที่ก่อให้เกิดกึ่งการนำแบบหรือในกรณีของ CNTs บางแม้ (หลอก) การนำโลหะ ด้านนี้ได้รับการตรวจสอบโดย Vecitis et al, [57] ที่เห็นได้ชัดว่าจะแสดงให้เห็นว่าท่อนาโนโลหะแสดงฤทธิ์ต้านแบคทีเรียสูงกว่า CNTs กึ่งการดำเนินการ ดังนั้นผลกระทบอิเล็กทรอนิกส์ยังสามารถมีส่วนร่วมในกิจกรรมการต้านเชื้อแบคทีเรียของท่อนาโนและนี้ยังอาจใช้สำหรับวัสดุนาโนคาร์บอนอื่น ๆ คล้ายกับผลที่ออกมาอธิบายในรายละเอียดมากขึ้นสำหรับฟูลเลอรี (ดูด้านล่าง) CNTs สามารถใช้งานผ่านทางต่อแสงที่ก่อให้เกิดการก่อตัวของเพิ่มเติม ROS ม [58]
การแปล กรุณารอสักครู่..
