Het nanomateriaal grafeen heeft veel aandacht gekregen vanwege zijn potentiële toepassingen in alles, van zonnecellen tot tennisrackets. Maar een nieuwe studie door Brown University-onderzoekers vindt een verrassend nieuw gebruik van het materiaal:het voorkomen van muggenbeten.

In een paper gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences , onderzoekers toonden aan dat meerlagig grafeen een tweevoudige verdediging kan bieden tegen muggenbeten. Het ultradunne maar sterke materiaal fungeert als een barrière waar muggen niet doorheen kunnen bijten. Tegelijkertijd, experimenten toonden aan dat grafeen ook chemische signalen blokkeert die muggen gebruiken om te voelen dat een bloedmaaltijd nabij is, hun drang om te bijten in de eerste plaats afstompen. De bevindingen suggereren dat kleding met een grafeenvoering een effectieve muggenbarrière kan zijn, zeggen de onderzoekers.

"Muggen zijn over de hele wereld belangrijke ziekteverwekkers, en er is veel belangstelling voor niet-chemische bescherming tegen muggenbeten, " zei Robert Hurt, een professor in Brown's School of Engineering en senior auteur van het papier. "We hadden gewerkt aan stoffen waarin grafeen is verwerkt als een barrière tegen giftige chemicaliën, en we begonnen na te denken over waar de aanpak nog meer goed voor zou kunnen zijn. We dachten dat grafeen misschien ook bescherming zou bieden tegen muggenbeten."

Om erachter te komen of het zou werken, de onderzoekers rekruteerden enkele dappere deelnemers die bereid waren een paar muggenbeten te krijgen in naam van de wetenschap. De deelnemers plaatsten hun armen in een met muggen gevulde omheining, zodat slechts een klein stukje van hun huid beschikbaar was voor de muggen om te bijten. De muggen werden in het laboratorium gekweekt, zodat kon worden bevestigd dat ze ziektevrij waren.

De onderzoekers vergeleken het aantal beten dat deelnemers op hun blote huid kregen, op huid bedekt met kaasdoek en op huid bedekt met grafeenoxide (GO) films omhuld met kaasdoek. GO is een grafeenderivaat waarvan films kunnen worden gemaakt die groot genoeg zijn voor toepassingen op macroschaal.

Het was meteen duidelijk dat grafeen een afschrikmiddel was, vonden de onderzoekers. Toen de huid werd bedekt door droge GO-films, deelnemers kregen geen enkele hap, terwijl de blote en met kaasdoek bedekte huid graag werd gegeten. Wat was verrassend, zeiden de onderzoekers, was dat de muggen hun gedrag volledig veranderden in de aanwezigheid van de met grafeen bedekte arm.

"Met het grafeen, de muggen landden niet eens op de huidplek - het leek ze gewoon niet te schelen, " zei Cintia Castilho, een doctoraat student aan Brown en de hoofdauteur van de studie. "We waren ervan uitgegaan dat grafeen een fysieke barrière zou zijn om te bijten, door perforatieweerstand, maar toen we deze experimenten zagen, begonnen we te denken dat het ook een chemische barrière was die voorkomt dat muggen voelen dat er iemand is."

Om het idee van een chemische barrière te bevestigen, de onderzoekers depten wat menselijk zweet op de buitenkant van een grafeenbarrière. Met de chemische vragen aan de andere kant van het grafeen, de muggen stroomden naar de plek op vrijwel dezelfde manier als ze naar de blote huid stroomden.

Andere experimenten toonden aan dat GO ook lekbestendigheid kan bieden, maar niet altijd. Een kleine naald gebruiken als stand-in voor de slurf van een mug, evenals computersimulaties van het bijtproces, de onderzoekers toonden aan dat muggen gewoon niet genoeg kracht kunnen genereren om GO te doorboren. Maar dat gold alleen als de GO droog was. Uit de simulaties bleek dat GO kwetsbaar zou zijn voor lekke banden wanneer deze verzadigd was met water. En zeker genoeg, experimenten toonden aan dat muggen door natte GO konden bijten. Echter, een andere vorm van GO met verlaagd zuurstofgehalte (rGO genaamd) bleek zowel nat als droog een bijtbarrière te bieden.

Een volgende stap voor het onderzoek zou zijn om een ​​manier te vinden om de GO te stabiliseren, zodat hij harder is als hij nat is. Gekwetst zegt. Dat komt omdat GO een duidelijk voordeel heeft ten opzichte van rGO als het gaat om draagbare technologie.

"GO is ademend, wat betekent dat je er doorheen kunt zweten, terwijl rGO dat niet is, Hurt zei. "Dus onze voorkeursuitvoeringsvorm van deze technologie zou zijn om een ​​manier te vinden om GO mechanisch te stabiliseren, zodat het sterk blijft als het nat is. Deze volgende stap zou ons de volledige voordelen van ademend vermogen en bescherming tegen bijten geven."

Alles verteld, zeggen de onderzoekers, de studie suggereert dat goed ontworpen grafeenvoeringen kunnen worden gebruikt om beschermende kleding tegen muggen te maken.

Andere co-auteurs van de studie waren Dong Li, Muchun Liu, Yue Liu en Huajian Gao.