Il grafene è un nanomateriale bidimensionale di carbonio con struttura a nido d'ape e proprietà fisiche e ottiche uniche, tra cui un altissimo rapporto tra superficie e volume, capacità di assorbimento della luce e resistenza meccanica. Per tali proprietà, fin dalla prima esfoliazione e analisi del grafene da parte dei fisici Andrej Gejm e Konstantin Novosëlov dell'Università di Manchester (premio Nobel nel 2010), questo nanomateriale ha richiamato particolare interesse in ambito medico e ingegneristico. Nell'ultimo periodo, alla luce dell'emergenza globale pandemica, si è analizzata la capacità del grafene di intrappolare sulla superficie microrganismi quali batteri e virus e danneggiarne meccanicamente la membrana esterna. In una ricerca condotta dall'Istituto dei sistemi complessi (Isc) del Cnr, afferente al Dipartimento di scienze fisiche e tecnologie della materia, in collaborazione con il Policlinico Gemelli e l'Università Cattolica del Sacro Cuore di Roma, è stata valutata la capacità di tessuti funzionalizzati con nano-foglietti di grafene G+, un grafene in nanofoglietti sintetizzato dalla ditta Directaplus, di interagire con il virus Sars-CoV-2 e di inibirne l'infettività.
Il lavoro, pubblicato nel 2021 sulla rivista Iscience, ha dimostrato come tessuti di cotone o poliuretano, biocompatibili e utilizzabili per la produzione di dispositivi di protezione individuale, possano, grazie al G+, limitare l'infezione da Sars-CoV-2, ma anche la proliferazione di batteri. L'azione del grafene si ipotizza sia dovuta a un legame idrofobico tra il carbonio del grafene, la membrana di rivestimento del virus e la membrana batterica. Di conseguenza, i microrganismi si trovano immobilizzati sul nanomateriale, la loro struttura viene danneggiata da questa interazione e la loro diffusione viene limitata.
Nello stesso lavoro, il derivato ossidato del grafene, l'ossido di grafene (GO), solubile in acqua, è stato utilizzato per dimostrare come sia possibile purificare acqua infettata con Sars-CoV-2 tramite co-precipitazione di GO e virus. Attualmente, nel gruppo dell'Istituto dei sistemi complessi sono in corso ulteriori studi per sfruttare altre proprietà del grafene, come l'assorbimento di luce infrarossa per sterilizzare le superfici contaminate con Sars-CoV-2, per esempio quelle dei tessuti, o altri patogeni particolarmente pericolosi per l'uomo, come i batteri resistenti a terapie antibiotiche. L'assorbimento di luce da parte del grafene crea un innalzamento della temperatura tale da eliminare i microorganismi bloccati sulla superficie del materiale tramite ipertermia. La luce infrarossa è particolarmente sicura e non danneggia i tessuti umani. Il fenomeno dell'ipertermia è utilizzabile anche per terapie farmacologiche basate sul grafene: utilizzando nanoparticelle dirette alle cellule cancerose si possono creare dei veri e propri “cavalli di troia” una volta che questi materiali si trovano all'interno delle cellule maligne.
Per saperne di più: Graphene Factory
Fonte: Istituto dei sistemi complessi , email valentina.palmieri@cnr.it -
