Zagrożenia dla zdrowia związane z grafenem

Podczas pandemii powszechne stosowanie nanocząstki był zatrudniony w diagnostyce, sprzęcie ochrony osobistej, profilaktyce i leczeniu chorób. Oczekuje się, że zastosowanie nanocząstek w biomedycynie będzie dalej rosło ze względu na potrzebę monitorowania zdrowia ludzkiego w czasie rzeczywistym jako płynnej interakcji człowiek/maszyna. 

Najbardziej dynamicznie rozwijającymi się nanocząsteczkami, które mogą rządzić przyszłym życiem, są produkty pochodne grafenu. Nowatorski materiał grafenowy 2-D ma zalety mechaniczne, termiczne i elektryczne i jest stosowany w czujnikach noszonych na ciele i urządzeniach wszczepialnych, podczas gdy badania i rozwój utlenionej postaci tlenku grafenu są wykorzystywane do leczenia raka, dostarczania leków, opracowywania szczepionek, ultra- diagnostyka niskich stężeń, likwidacja skażeń mikrobiologicznych i obrazowanie komórkowe. 

Dotychczas literatura naukowa dotycząca produktów pochodnych grafenu skupiała się głównie na aspektach pozytywnych. Podczas pandemii tlenek grafenu stał się znany jako niebezpieczna nanocząsteczka, która może być obecna w maski na twarz i testy. Tymczasem naukowcy kwestionują możliwy dewastujący wpływ produktów pochodnych grafenu na zdrowie człowieka i środowisko. Szum na temat produktów pochodnych grafenu doprowadził do szybkiego przejścia od produktu do wprowadzenia na rynek, przy jednoczesnym zapewnieniu wiarygodnych i powtarzalnych danych na temat działanie cytotoksyczne i genotoksyczne wciąż brakuje. 

Grafen nieograniczony

W 2010 roku dwaj badacze, Andre Geim i Konstantin Novoselov z Uniwersytetu w Manchesterze, otrzymali Nagrodę Nobla z fizyki za wyizolowanie warstwy jednoatomowej węgla pochodzącej z grafitu obecnego w ołówkach, za pomocą pewnego rodzaju taśmy klejącej. Niesamowity materiał to najlżejsza i najcieńsza wszechstronna substancja znana ludzkości. Jest przezroczysta, przewodząca i selektywnie przepuszczalna. 

Atomy C są ściśle związane w siatce o strukturze plastra miodu (sześciokątnej). W oparciu o właściwości grafenu materiał jest używany w wielu dziedzinach, od elektroniki po biomedycynę. W 2013 r. Komisja Europejska rozpoczęła projekt Future and Emerging Technology, Flagowy grafen, o budżecie w wysokości miliarda euro na okres dziesięciu lat, z udziałem 170 naukowców i partnerów przemysłowych z 22 krajów, obecnie posiadających wiele produktów z grafenu w przygotowaniu. 

Jednak produkcja grafenu w dużych ilościach i wysokiej jakości (czystego, jednorodnego i sterylnego) po przystępnych cenach w celu wdrożenia możliwości produktów pochodnych grafenu w życiu codziennym jest nadal wyzwaniem, podobnie jak poprawa standaryzacji i walidacji systemów komórkowych i biologicznych do testowania różnych form grafenu pod kątem jego toksyczności. 

Projekt flagowy EU Graphene potwierdza, że ​​nadal istnieją: luki aby wypełnić wiedzę związaną z ryzykiem. Oczekuje się, że zastosowanie grafenu osiągnie dojrzałość w latach 2025-2030. Wyprodukowane w UE nanomateriały muszą spełniać wymogi rozporządzenia REACH, aby uzyskać zezwolenie na produkcję przemysłową i komercjalizację.

Portal do interakcji człowiek-maszyna

Wielu polityków i ekspertów w dziedzinie zdrowia publicznego promuje wprowadzenie technologii do opieki zdrowotnej jako głównego instrumentu zarządzania profilaktyką, diagnozowaniem i leczeniem chorób. Ponadto uważa się, że korzystne jest obniżenie kosztów i wypełnienie luki wśród pracowników służby zdrowia. 

Polityka przeniosłaby się z nacisku na choroby na profilaktykę, co doprowadziło do pomysłu Dobra przepustka zdrowotna które można powiązać z dowodem osobistym i paszportem szczepień. W ten sposób każda osoba może zostać poinstruowana, kiedy i jak postępować, aby zapobiegać chorobom i pozostać w dobrym zdrowiu, nawet podczas podróży do innych krajów. 

A  platforma czujników na bazie grafenu Przewiduje się, że dzięki nieinwazyjnym i inwazyjnym zastosowaniom, w tym noszonym czujnikom do monitorowania sygnałów biofizycznych, biochemicznych, środowiskowych oraz wszczepialnym urządzeniom dla układów nerwowych, sercowo-naczyniowych, trawiennych i ruchowych, będzie mieć ogromną wartość we wdrażaniu sztucznej inteligencji. 

W ramach projektu Graphene Flagship opracowywane są różne czujniki łat na skórze oparte na grafenie, aby umożliwić ludziom ciągłe monitor i proaktywnie dokonywać bezpieczniejszych wyborów. Pierwszy inwazyjny interfejs neuronowy w mózgu ze zdolnością do interpretowania sygnałów mózgowych z niespotykaną dotąd wysoką wiernością, wytwarzając odpowiedź terapeutyczną dostosowaną do stanu klinicznego każdego pacjenta, wkrótce wejdzie do badań klinicznych. Innowacja jest powiązana z kwotą 1,3 mld EUR UE  Projekt ludzkiego mózgu w celu poszerzenia pola neuronauki komputerowej i medycyny związanej z mózgiem, oczekując opracowania większej liczby wszczepialnych urządzeń wpływających na zachowanie. 

Tlenek grafenu a ludzkie ciało 

Tlenek grafenu może w sposób niezamierzony przedostać się do organizmu poprzez inhalację, kontakt skórny i połknięcie, ponieważ może rozpraszać się w wielu rozpuszczalnikach. Skutki toksyczne GO zależą od kilku zmiennych, m.in. drogi podania wpływającej na dystrybucję w organizmie, dawki, sposobu syntezy, zanieczyszczeń z procesu produkcyjnego oraz jego wielkości i właściwości fizykochemicznych, takich jak stopień utlenienia. 

GO ma wysoką zdolność adsorpcji białek, minerałów i przeciwciał w ludzkim ciele, co przekształca strukturę i formę GO w bio-koronę, która może oddziaływać z innymi biocząsteczkami i procesami fizjologicznymi. Sugerowano, że różnica w biokompatybilności wynika ze zróżnicowanego składu korony białkowej utworzonej na ich powierzchni, która determinuje ich interakcję komórkową i działanie prozapalne. 

Wiele sprzecznych wyników, od braku toksyczności po możliwe długoterminowe poważne uszkodzenia, w zależności od właściwości fizykochemicznych i wybranych warunków doświadczalnych, wymaga lepszego zrozumienia toksykokinetyki i mechanizmów związanych z ostrym i długotrwałym narażeniem. 

Również jego zachowanie wobec barier biologicznych, takich jak skóra, bariera krew-mózg i bariera łożyska, może się różnić. Wewnątrz- i zewnątrzkomórkowa degradacja GO jest głównie kierowana przez makrofagi (komórki odpornościowe) w różnych narządach. Płuca, serce, wątroba, śledziona i jelita to narządy GO. W tym kontekście ważne jest zrozumienie możliwych zagrożeń związanych z biotrwałością w organizmie i wpływaniem na integralność błony komórkowej, procesy metaboliczne i morfologię organizmów. Sposób wytwarzania GO ma kluczowe znaczenie dla potencjalnego wpływu na układy biologiczne, biodystrybucję i wydalanie przez organizm człowieka. 

Tlenek grafenu a środowisko

Niezależnie od form grafenu a duża liczba studiów wykazali, że grafen wpływa na wiele organizmów żywych, w tym prokariota, bakterie, wirusy, rośliny, mikro- i makrobezkręgowce, ssaki, komórki ludzkie i całe zwierzęta in vivo. Duża część dostępnej aktualnej literatury wskazuje, że nanomateriały na bazie grafenu są cytotoksyczne.

Chociaż mechanizm ich cytotoksyczności nie został jeszcze poznany, stres oksydacyjny, penetracja komórek i stan zapalny są najszerzej znanymi mechanizmami toksyczności nanomateriałów opartych na grafenie w organizmach wodnych. Niestety, nadal istnieje ogromna luka w informacjach, które nie mają wpływu na funkcję narządów, efekty metaboliczne i zachowanie. 

Jedno zdrowie

Teraz, gdy pandemia dobiegła końca, dążenie do Jedno zdrowie priorytetem stało się skupienie się na nadzorze, szczepionkach i opracowywaniu leków z wykorzystaniem nowych technologii. Eksperci i politycy są jednak niechętni ogromnemu wzrostowi zagrożenie biologiczne z produktami uzyskanymi z grafenu, które zostały uwolnione do środowiska podczas pandemii w ciągu ostatnich dwóch lat. 

Ponieważ GO można łatwo transportować drogą powietrzną i wodną z odpadów niebezpiecznych, możliwy negatywny aspekt zanieczyszczenia GO wszystkich żywych stworzeń jest nieznany i nie można go wykluczyć. Wzmacniający wpływ GO na zdolność bisfenolu A do zaburzeń endokrynologicznych zaobserwowano w: dorosły mężczyzna danio pręgowany. Ostre krawędzie GO, które mogą przenikać przez błony komórkowe, mogą ułatwiać przenikanie mikroplastików i innych nieznanych substancji do organizmów. 

Nowe choroby mogą się rozwijać poprzez zakłócanie ogólnoświatowego kruchego, zrównoważonego ekosystemu niezbędnego dla zdrowia i wszelkiego życia na Ziemi. To zagrożenie dla zdrowia publicznego rośnie każdego dnia z powodu gwałtownego wzrostu niedożywienia w wyniku: blokady podważać dobrze funkcjonujący układ odpornościowy oraz zdolność do degradacji lub detoksykacji produktów pochodnych grafenu. 

Badania oparte na dowodach i decyzje etyczne muszą być dominujące nad intelektualną szybką ścieżką produkcji i wypuszczania produktów opartych na GO. Priorytetem powinno być lepsze skupienie się na sposobach poprawy dostępności wystarczającego i dobrego odżywiania oraz zapobieganie uwalnianiu nieodpowiednio przetestowanych produktów i przywracanie zaufania do zdrowia publicznego.