Inovações tecnológicas no período pós-pandemia: uma análise da propriedade antimicrobiana do grafeno
DOI:
https://doi.org/10.11606/issn.1679-9836.v100i5p486-493Palavras-chave:
Grafeno, Nanocomposto, COVID-19, Agentes Antibacterianos, Equipamento de Proteção Individual, Técnicas Biossensoriais, Saúde Pública, Inovação TecnológicaResumo
Os nanomateriais estão emergindo como possíveis soluções para os desafios contemporâneos de saúde pública. Dentre esses materiais, o grafeno tem recebido atenção da comunidade científica devido às suas propriedades e particularidades, como a leveza, rigidez, condutibilidade térmica e elétrica e, principalmente, seu potencial antimicrobiano. No contexto da medicina, pesquisas recentes abordam a aplicação desse material em equipamentos de proteção individual, em função da contenção na transmissão de potenciais vírus. Em meio a pandemia do coronavírus, o grafeno revelou-se como um material com relevância considerável para estudo; no entanto, nota-se uma falta de informações na literatura que utilizem de forma sistematizada o conhecimento deste nanocomposto e suas propriedades e aplicações especificamente para a área da saúde, de modo que proporcione o entendimento aprofundado acerca do desempenho antimicrobiano e ateste a sua empregabilidade biomédica. O presente estudo visa contribuir com uma revisão da literatura de artigos publicados nos últimos cinco anos, utilizando como base de dados plataformas de livre acesso. O objetivo é analisar e sistematizar o panorama das inovações tecnológicas do grafeno no âmbito da saúde pública, identificando e investigando cinco principais aspectos: evolução temporal das publicações, propriedades mais relevantes, formas de apresentação do nanocomposto grafeno, possíveis efeitos de sua aplicação à saúde humana, assim como principais entraves. Dessa forma, uma revisão da literatura foi realizada nas bases de dados PubMed e SCOPUS entre agosto de 2020 e março de 2021 com os termos de busca “Graphene applications and medicine and antimicrobial”. Os artigos incluídos são de livre acesso e foram publicados na língua inglesa, entre os anos de 2015 e 2021. Concluiu-se que o número de artigos publicados sobre o composto aumentou significativamente nos últimos anos, sobretudo no ano de 2020. A função antimicrobiana se destaca de forma promissora entre as demais funções abordadas, além do nanomaterial ganhar notoriedade em decorrência da sua aplicabilidade em biossensores ao possibilitar o reconhecimento e eliminação de patógenos, assim como efeitos terapêuticos trazidos pelos nanomedicamentos que utilizam o grafeno como carreador.
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Referências
Zhao X, Yang M. Graphene nanocomposites. Molecules. 2019;24(13):2440. https://dx.doi.org/10.3390%2Fmolecules24132440
Wang P, Cao Q, Yan Y, Nie Y, Liu S, Peng Q. Graphene surface reinforcement of iron. Nanomaterials (Basel). 2019;9(1):59. doi: 10.3390/nano9010059.
Das Sarma S, Adam S, Hwang EH, Rossi E. Electronic transport in two-dimensional graphene. Rev Mod Phys. 2011;83:407. doi = 10.1103/RevModPhys.83.407
Wang J, Mu X, Sun M. The Thermal, electrical and thermoelectric properties of graphene nanomaterials. Nanomaterials (Basel). 2019 feb;9(2):218. doi: 10.3390/nano9020218
Balandin AA, Ghost S, Bao W, et al. Superior thermal conductivity of single-layer graphene. Nano Lett. 2008;8(3):902-907. doi: 10.1021/nl0731872.
Novoselov KS, Geim AK, Morozov SV, Jiang D, Zhang Y, Dubonos SV, Grigorieva IV, Firsov AA. Electric field effect in atomically thin carbon films. Science. 2004;306:666-9. doi: 10.1126/science.1102896.
Novoselov KS, Geim AK, Morozov SV, Jiang D, Zhang Y, Dubonos SV, Grigorieva IV, Firsov AA. Electric field effect in atomically thin carbon films. Science. 2004;306:666-9. doi: 10.1126/science.1102896.
Huang X, Qi X, Boey F, Zhang H. Graphene-based composites. Chem Soc Rev. 2012,41:666-86. doi: 10.1039/c1cs15078b
Peña-Bahamonde J, Nguyen HN, Fanourakis SK, et al. Recent advances in graphene-based biosensor technology with applications in life sciences. J Nanobiotechnol. 2018;16:75. https://doi.org/10.1186/s12951-018-0400-z
Chen L, Liang J. An overview of functional nanoparticles as novel emerging antiviral therapeutic agents. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2020;112:110924. doi: 10.1016/j.msec.2020.110924.
de Wit E, van Doremalen N, Falzarano D, Munster VJ. SARS and MERS: recent insights into emerging coronaviruses. Nat Rev Microbiol. 2016;14:523-34. https://doi.org/10.1038/nrmicro.2016.81.
Cui J, Li F, Shi Z-L. Origin and evolution of pathogenic coronaviruses. Nat Rev Microbiol 2019;17:181-92. https://doi.org/10.1038/s41579-018-0118-9.
Huang C, Wang Y, Li X, Ren L, Zhao J, Hu Y, et al. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China. Lancet. 2020;395(10223):497-506. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30183-5.
Li Q, Guan X, Wu P, et al. Early transmission dynamics in Wuhan, China, of novel coronavirus-infected pneumonia. N Engl J Med. 2020;382(13):1199-207.
Sternberg A, Naujokat C. Structural features of coronavirus SARS-CoV-2 spike protein: targets for vaccination. Life Sci. 2020;257:118056. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2020.118056.
Samrat SK, Tharappel AM, Li Z, Li H. Prospect of SARS-CoV-2 spike protein: potential role in vaccine and therapeutic development. Virus Res 2020;288:198141. https://doi.org/10.1016/j.virusres.2020.198141.
Chen Y-N, Hsueh Y-H, Hsieh C-T, Tzou D-Y, Chang P-L. Antiviral activity of graphene–silver nanocomposites against non-enveloped and enveloped viruses. Int J Environ Res Public Health. 2016;13:430. https://doi.org/10.3390/ijerph13040430.
Cheng C, Li S, Thomas A, Kotov NA, Haag R. Functional graphene nanomaterials based architectures: biointeractions, fabrications, and emerging biological applications. Chem Rev 2017;117:1826-914. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00520.
Sifuentes-Rodríguez E, Palacios-Reyes D. COVID-19: The outbreak caused by a new coronavirus. COVID-19: la epidemia causada por un nuevo coronavirus. Bol Med Hosp Infant Mex. 2020;77(2):47-53. doi: 10.24875/BMHIM.20000039.
Li H, Liu SM, Yu XH, et al. Coronavirus disease 2019 (COVID-19): current status and future perspectives. Int J Antimicrob Agents. 2020;55(5):105951. doi: 10.1016/j.ijantimicag.2020.105951.
Falavigna M, Colpani V, Stein C, Azevedo LCP, Bagattini AM, Brito GV, et al . Diretrizes para o tratamento farmacológico da COVID-19. Consenso da Associação de Medicina Intensiva Brasileira, da Sociedade Brasileira de Infectologia e da Sociedade Brasileira de Pneumologia e Tisiologia. Rev Bras Ter Intens. 2020;32(2):166-96. https://doi.org/10.5935/0103-507X.20200039.
Prather KA, Wang CC, Schooley RT. Reducing transmission of SARS-CoV-2. Science. 2020;368(6498):1422-4. doi: 10.1126/science.abc6197.
Mhango M, Dzobo M, Chitungo I, et al. COVID-19 risk factors among health workers: a rapid review. Saf Health Work. 2020; 11(3):262-265. doi: 10.1016/j.shaw.2020.06.001.
Brasil. Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Boletim Epidemiológico Especial. Doença pelo Coronavírus COVID-19. Brasília; 2020. In: Semana Epidemiológica; 25 jun. 2020 [citado 08 ago. 2020]. Disponível em: https://www.saude.gov.br/images/pdf/2020/August/06/Boletim-epidemiologico-COVID-25-final--1-.pdf.
Xiao J, Fang M, Chen Q, He B. SARS, MERS and COVID-19 among healthcare workers: a narrative review. J Infect Public Health. 2020;13(6):843-8. doi: 10.1016/j.jiph.2020.05.019
Tabah A, Ramanan M, Laupland KB, et al. Personal protective equipment and intensive care unit healthcare worker safety in the COVID-19 era (PPE-SAFE): an international survey. J Crit Care. 2020;59:70-5. doi: 10.1016/j.jcrc.2020.06.005
Lotfi M, Hamblin MR, Rezaei N. COVID-19: Transmission, prevention, and potential therapeutic opportunities. Clin Chim Acta. 2020;508:254-66. https://doi.org/10.1016/j.cca.2020.05.044
Singhal T. A review of coronavirus disease-2019 (COVID-19). Indian J Pediatr. 2020;87(4):281-6. doi: 10.1007/s12098-020-03263-6
Zou X, Zhang L, Wang Z, et al. Mechanisms of the antimicrobial activities of graphene materials. J Am Chem Soc. 2016;138(7):2064-77. doi: 10.1021/jacs.5b11411
Vieira Segundo J, Vilar E. Grafeno: uma revisão sobre propriedades, mecanismos de produção e potenciais aplicações em sistemas energéticos. Rev Eletrônica Materiais Processos. 2016;11(2):54–57. Disponível em: http://www2.ufcg.edu.br/revista-remap/index.php/REMAP/article/view/493/387.
Hsueh YH, Hsieh CT, Chiu ST, et al. Antibacterial property of composites of reduced graphene oxide with nano-silver and zinc oxide nanoparticles synthesized using a microwave-assisted approach. Int J Mol Sci. 2019;20(21):5394. doi: 10.3390/ijms20215394
Kumar S, Ahlawat W, Kumar R, et al. Graphene, carbon nanotubes, zinc oxide and gold as elite nanomaterials for fabrication of biosensors for healthcare. Biosens Bioelectron. 2015;70:498-503. doi: 10.1016/j.bios.2015.03.062
Zheng XT, Ananthanarayanan A, Luo KQ, Chen P. Glowing graphene quantum dots and carbon dots: properties, syntheses, and biological applications. Small. 2015;11(14):1620-36. https://doi.org/10.1002/smll.201402648
Mcmahan RS, et al. In vitro approaches to assessing the toxicity of quantum dots. In: Quantum Dots: applications in biology. New York, NY: Humana Press; 2014. p.155-63.
Chen M, Sun Y, Liang J, et al. Understanding the influence of carbon nanomaterials on microbial communities. Environ Int. 2019;126:690-8. doi: 10.1016/j.envint.2019.02.005
Rutala WA. Disinfection, sterilization, and waste disposal; in Wenzel RP, editor. Prevention and control of nosocomial infections. Baltimore: Williams & Wilkins; 1987. p.257-82.
Chen YN, Hsueh YH, Hsieh CT, Tzou DY, Chang PL. Antiviral activity of graphene-silver nanocomposites against non-enveloped and enveloped viruses. Int J Environ Res Public Health. 2016;13(4):430. doi: 10.3390/ijerph13040430
Kuila T, Bose S, Khanra P, Mishra AK, Kim NH, Lee JH. Recent advances in graphene-based biosensors. Biosens Bioelectron. 2011;26(12):4637-48. doi: 10.1016/j.bios.2011.05.039.
Pal K, Kyzas GZ, Kralj S, Gomes de Souza F. Sunlight sterilized, recyclable and super hydrophobic anti-COVID laser-induced graphene mask formulation for indelible usability. J Mol Struct. 2021;1233:130100. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2021.130100.
Tabah A, Ramanan M, Laupland KB, et al. Personal protective equipment and intensive care unit healthcare worker safety in the COVID-19 era (PPE-SAFE): an international survey. J Crit Care. 2020;59:70-5. doi: 10.1016/j.jcrc.2020.06.005.
Goel S, Hawi S, Goel G, Thakur VK, Agrawal A, Hoskins C, Pearce O, Hussain T, Upadhyaya HM, Cross G, Barber AH. Resilient and agile engineering solutions to address societal challenges such as coronavirus pandemic. Mater Today Chem. 2020;17:100300. doi: 10.1016/j.mtchem.2020.100300.
Gendelman HE, Anantharam V, Bronich T, Ghaisas S, Jin H, Kanthasamy AG, Liu X, McMillan J, Mosley RL, Narasimhan B, Mallapragada SK. Nanoneuromedicines for degenerative, inflammatory, and infectious nervous system diseases. Nanomedicine. 2015;11:751-67. http://dx.doi.org/10.1016/j.nano.2014.12.014
Yang K, Li Y, Tan X, Peng R, Liu Z. Behavior and toxicity of graphene and its functionalized derivatives in biological systems. Small. 2013;9:1492-503. doi: 10.1002/smll.201201417
Seabra AB, Paula AJ, Lima R, Alves OL, Durán N. Nanotoxicty of graphene and graphene oxide. Chem Resn Toxicol. 2014;2 (2):159-68. doi: 10.1021/tx400385x
Chen M, Sun Y, Liang J, Zeng G, Li Z, Tang L, Zhu Y, Jiang D, Song B. Understanding the influence of carbon nanomaterials on microbial communities. Environ Int. 2019;126:690-8. https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.02.005
Keshavan S, Calligari P, Stella L, Fusco L, Delogu LG, Fadeel B. Nano-bio interactions: a neutrophil-centric view. Cell Death Dis. 2019;10(8):569. doi:10.1038/s41419-019-1806-8
Lee EJ, Balasubramanian K, Weitz RT, Burghard M, Kern K. Contact and edge effects in graphene devices. Nature Nanotech. 2008;3:486-90. https://doi.org/10.1038/nnano.2008.172
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