石墨烯旗艦項目伙伴(法國國家科學研究中心(CNRS),斯特拉斯堡大學,卡羅林斯卡學院以及卡斯蒂利亞大學)宣稱當在肺中發現天然存在的酶時,人體內會發生天然石墨烯的降解。
石墨烯旗艦項目的科學家們宣稱一種天然的人體酶可以降解石墨烯
石墨烯旗艦正在開發與人體連接的石墨烯基產品,包括柔性生物醫學電子系統。如果石墨烯被用于這種生物醫學應用,它應該是可生物降解的,因此可從體內排出。
為了研究石墨烯在體內的行為,Alberto Bianco和他在石墨烯旗艦伙伴CNRS的團隊進行了一系列的測試,試圖找出石墨烯是否可以以及如何結合一種典型的人類酶進行分解的。這里的酶——髓過氧化物酶(MPO)是一種由中性粒細胞釋放的過氧化物酶,中性粒細胞控制著侵入人體的細菌或異物的清除且存在于肺中。如果在體內發現細菌或異物,中性粒細胞包圍它并分泌MPO,從而破壞其產生的威脅。通過石墨烯旗艦合作伙伴的早期工作發現MPO可有效地降解石墨烯氧化物。但是,非功能化石墨烯的結構被認為具有更強的耐降解性。為了檢驗這一點,Bianco和他的團隊分析了MPO,離體對兩種石墨烯形式的影響:單層和少層。
Bianco解釋說:“我們使用兩種形式的石墨烯即單層和少層,用兩種不同的方法在水中制備。然后,在過氧化氫的存在下,將它們與髓過氧化物酶進行接觸。這種過氧化物酶能夠降解和氧化它們。但這并不是我們所期望的,因為我們認為非功能化石墨烯比氧化石墨烯更具有抵抗力。”
石墨烯旗艦伙伴CNRS的一員,該研究的第一作者RajendraKurapati說:“結果表明,高度分散的石墨烯可通過中性粒細胞的作用而在體內降解。這將為開發石墨烯材料開辟新的途徑。”
有效的體內和體外測試是為了接下來的階段,石墨烯旗艦合作伙伴卡羅林斯卡醫學院教授BengtFadeel說:“了解石墨烯是否可生物降解對于生物醫學和其他材料的應用具有重要意義。免疫系統的細胞能夠處理石墨烯的事實是非常有應用價值的。”
工作項目4的領隊,負責健康和環境影響研究的Maurizio Prato教授說:“石墨烯的酶降解是一個非常重要的課題,因為從原則上說,石墨烯分散在大氣中會產生一些危害。相反,如果有微生物能夠降解石墨烯和相關材料,這些材料在我們環境中的持久性將大大降低。這類研究是必要的。我們還需要研究降解產物的性質。一旦石墨烯被酶消化,它就可能產生有害的衍生物。我們需要了解這些衍生品的結構,研究它們對健康和環境的影響。”
石墨烯旗艦科技總監,管理小組主席Andrea C. Ferrari教授補充道:“石墨烯生物降解成功途徑的報告是確保該材料在應用中安全使用的重要一步。‘石墨烯旗艦’項目從一開始就把石墨烯對健康和環境影響的調查作為其計劃的中心。這些結果提升了我們的創新,優化了技術路線圖。”
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