Naturalny ludzki enzym może biodegradować grafen - twierdzą naukowcy

Schorzenia układu limfatycznego. "Odśluzowywanie" organizmu, część 2 (Lipiec 2019).

Anonim

Degradacja nieskażonego grafenu zachodzi w organizmie człowieka, kiedy wchodzi w interakcję z występującym naturalnie enzymem znajdującym się w płucach, ogłoszonym partnerami Graphene Flagship; Francuskie Narodowe Centrum Badań Naukowych (CNRS), Uniwersytet w Strasburgu, Instytut Karolinska i Uniwersytet w Castilla-La Mancha (UCLM).

Produkty oparte na grafenach, w tym elastyczne elektroniczne urządzenia biomedyczne, są projektowane jako interfejsy z ludzkim ciałem w ramach flagowego programu graficznego. Jeśli grafen ma być stosowany do takich zastosowań biomedycznych, powinien być biodegradowalny, a zatem powinien być wydalany z organizmu.

Aby przetestować, jak grafen zachowuje się w ciele, Alberto Bianco i jego zespół w firmie partnerskiej Graphene Flagship przeprowadzili szereg testów, aby określić, czy iw jaki sposób grafen został rozbity z dodatkiem wspólnego ludzkiego enzymu. Enzym, mieloperoksydaza (MPO), jest enzymem nadtlenkowym uwalnianym przez neutrofile, komórki znajdujące się w płucach, które są odpowiedzialne za eliminację ciał obcych lub bakterii, które dostają się do organizmu. Jeśli wewnątrz ciała wykryto ciało obce lub bakterie, neutrofile otoczyły je i wydzieliły MPO, tym samym niszcząc zagrożenie. Wcześniejsze prace partnerów projektu Graphene Flagship wykazały, że MPO ulega biodegradacji tlenku grafenu. Jednak struktura niefunkcjonalizowanego grafenu była uważana za bardziej odporną na rozkład. Aby to sprawdzić, Bianco i jego zespół przyjrzeli się wpływowi MPO, ex vivo, na dwie postacie grafenowe: jedno- i kilkuwarstwowe.

Bianco mówi: "Wykorzystaliśmy dwie formy grafenu - jedno- i kilkuwarstwowego, przygotowane dwiema różnymi metodami w wodzie, które następnie zostały pobrane i umieszczone w kontakcie z mieloperoksydazą w obecności nadtlenku wodoru.Ten peroksydaza był zdolny do degradacji i je utleniać, czego tak naprawdę się nie spodziewaliśmy, ponieważ sądziliśmy, że niefunkcjonalizowany grafen jest bardziej odporny niż tlenek grafenu ".

Rajendra Kurapati, pierwszy autor badania, od partnera firmy Graphene Flagship, CNRS, powiedział: "Wyniki podkreślają, że wysoce dyspergujący grafen może ulec rozkładowi w organizmie w wyniku działania neutrofili, co otworzy nową drogę do opracowania materiałów opartych na grafenie. "

Testowanie in vivo jest kolejnym etapem. Bengt Fadeel, profesor Graphene Flagship partner, Karolinska Institute, mówi: "Rozumienie, czy grafen ulega biodegradacji, czy nie, jest ważne dla zastosowań biomedycznych i innych zastosowań tego materiału. Fakt, że komórki układu odpornościowego są w stanie poradzić sobie z grafenem, jest bardzo obiecujący."

Prof. Maurizio Prato, lider pakietu roboczego 4, powiedział: "Enzymatyczna degradacja grafenu jest bardzo ważnym tematem, ponieważ w zasadzie grafen rozproszony w atmosferze może wyrządzić szkodę, zamiast tego, jeśli istnieją mikroorganizmy zdolne do degradacji grafenu i związanych materiałów, trwałość tych materiałów w naszym środowisku będzie znacznie obniżona.Tego rodzaju badań są potrzebne.Trzeba również zbadać charakter produktów degradacji.Gdy grafen jest trawiony enzymami, może wytwarzać szkodliwe pochodne. muszą znać strukturę tych pochodnych i badać ich wpływ na zdrowie i środowisko. "

Prof. Andrea C. Ferrari, kierownik ds. Nauki i technologii w Flagship grafen oraz przewodniczący panelu zarządzającego, dodał: "Sprawozdanie udanej drogi biodegradacji grafenu jest bardzo ważnym krokiem naprzód, aby zapewnić bezpieczne stosowanie tego materiału w Aplikacje Graphene Flagship od samego początku stawia badania nad skutkami zdrowotnymi i środowiskowymi grafenu w centrum programu, co wzmacnia naszą mapę innowacji i technologii. "

menu
menu