As infecções bacterianas estão entre as maiores ameaças à saúde humana. Contudo, devido à crescente disseminação de bactérias multirresistentes, o suprimento atual de antibióticos parece ser insuficiente, necessitando assim da exploração de novos agentes antibacterianos. Os agentes nano-antibacterianos representam uma nova estratégia para o tratamento bacteriano. Comparado com antibióticos, os agentes nano-antibacterianos têm duas vantagens:(1) efeitos bactericidas de amplo espectro contra bactérias Gram-positivas e Gram-negativas e (2) efeitos bactericidas de longa duração devido à sua extraordinária estabilidade. Existem diferenças significativas nos mecanismos antibacterianos entre os antibióticos e os agentes nano-antibacterianos. Os antibióticos podem prevenir o crescimento bacteriano, inibindo a síntese de biomoléculas alvo nas bactérias, incluindo a parede celular, DNA e proteínas. Agentes nano-antibacterianos matam bactérias por meio da destruição da membrana, resposta ao estresse oxidativo, e interações com moléculas citosólicas (lipídios, proteínas, DNA, etc.).
O óxido de grafeno (GO) tem aplicações antibacterianas. Uma avaliação intitulada "Antibacterial Applications of Graphene Oxides:Structure-Activity Relationships, Eventos de iniciação molecular e biossegurança, " publicado em Boletim de Ciências , discute principalmente as relações estrutura-atividade (SARs) envolvidas na ação antibacteriana induzida por GO, os eventos de iniciação molecular (MIEs), e a biossegurança de aplicações antibacterianas.
GO possui uma estrutura plana hidrofóbica em favo de mel bidimensional (2-D) única e grupos hidrofílicos, incluindo grupos carboxílicos (-COOH) e hidroxil (-OH) em sua borda, que determinam sua excelente atividade antibacteriana. Entre esses mecanismos antibacterianos, esta revisão resume as interações entre GO e a membrana bacteriana, especialmente o papel significativo dos MIEs, incluindo reações redox com biomoléculas, destruição mecânica de membranas, e catálise de metabólitos extracelulares. A revisão também discute em detalhes o efeito físico-químico do GO na membrana bacteriana, como peroxidação de fosfolipídios, inserção, embrulho e o efeito de trapping, extração de lipídios, e radicais livres induzidos por GO.
Além disso, esta revisão discute o efeito do tamanho, forma e funcionalidade da superfície na atividade antibacteriana para elaborar os SARs, também resumindo os nanoprodutos antibacterianos que podem ser usados para fins biomédicos, aplicações ambientais e de engenharia alimentar. Os pesquisadores também discutem a biossegurança do GO quando usado na área biomédica, considerando que a exposição direta de agentes antibacterianos à base de GO a células humanas pode induzir efeitos perigosos indesejáveis. Portanto, os cientistas devem prestar muita atenção ao vazamento e liberação de GO no sangue ao usar dispositivos biomédicos revestidos de GO.
Finalmente, a revisão discute possíveis pesquisas futuras e os desafios de usar GO como um novo agente nano-antibacteriano, como a compreensão das interações que ocorrem nas interfaces GO-bactérias, a exploração de nanocompósitos baseados em GO para alcançar efeitos antibacterianos sinérgicos, e a imobilização do GO para uso antibacteriano.
