Le infezioni batteriche sono tra le maggiori minacce per la salute umana. Però, a causa della crescente diffusione di batteri multiresistenti, l'attuale fornitura di antibiotici sembra essere insufficiente, rendendo quindi necessaria l'esplorazione di nuovi agenti antibatterici. Gli agenti nano-antibatterici rappresentano una nuova strategia per il trattamento dei batteri. Rispetto agli antibiotici, gli agenti nano-antibatterici hanno due vantaggi:(1) effetti battericidi ad ampio spettro contro i batteri Gram-positivi e Gram-negativi e (2) effetti battericidi di lunga durata grazie alla loro straordinaria stabilità. Esistono differenze significative nei meccanismi antibatterici tra antibiotici e agenti nano-antibatterici. Gli antibiotici possono prevenire la crescita batterica inibendo la sintesi di biomolecole bersaglio nei batteri, compresa la parete cellulare, DNA e proteine. Gli agenti nano-antibatterici uccidono i batteri attraverso la distruzione della membrana, risposta allo stress ossidativo, e interazioni con molecole citosoliche (lipidi, proteine, DNA, eccetera.).
L'ossido di grafene (GO) ha applicazioni antibatteriche. Una recensione intitolata "Applicazioni antibatteriche degli ossidi di grafene:relazioni struttura-attività, Eventi di avvio molecolare e biosicurezza, " pubblicato in Bollettino Scientifico , discute principalmente le relazioni struttura-attività (SAR) coinvolte nell'azione antibatterica indotta dal GO, gli eventi iniziali molecolari (MIE), e la biosicurezza delle applicazioni antibatteriche.
GO possiede un'esclusiva struttura idrofobica a nido d'ape bidimensionale (2-D) e gruppi idrofili, compresi i gruppi carbossilico (-COOH) e idrossile (-OH) sul bordo, che determinano la sua eccellente attività antibatterica. Tra questi meccanismi antibatterici, questa recensione riassume le interazioni tra GO e la membrana batterica, in particolare il ruolo significativo dei MIE, comprese le reazioni redox con biomolecole, distruzione meccanica delle membrane, e catalisi dei metaboliti extracellulari. La revisione discute anche in dettaglio l'effetto fisico-chimico del GO sulla membrana batterica, come la perossidazione fosfolipidica, inserimento, avvolgimento e l'effetto intrappolamento, estrazione lipidica, e radicali liberi indotti da GO.
Per di più, questa recensione discute l'effetto delle dimensioni, forma e funzionalità superficiale sull'attività antibatterica per elaborare i SAR, riassumendo anche i nanoprodotti antibatterici che possono essere utilizzati per scopi biomedici, applicazioni di ingegneria ambientale e alimentare. I ricercatori discutono anche della biosicurezza del GO quando viene utilizzato in campo biomedico, considerando che l'esposizione diretta di agenti antibatterici a base di GO alle cellule umane può indurre effetti pericolosi indesiderati. Perciò, gli scienziati devono prestare molta attenzione alla fuoriuscita e al rilascio di GO nel sangue durante l'utilizzo di dispositivi biomedici rivestiti di GO.
Finalmente, la revisione discute possibili ricerche future e le sfide dell'utilizzo di GO come nuovo agente nano-antibatterico, come la comprensione delle interazioni che si verificano alle interfacce GO-batteri, l'esplorazione di nanocompositi a base di GO per ottenere effetti antibatterici sinergici, e l'immobilizzazione di GO per uso antibatterico.
