Naturligt menneskeligt enzym kan bionedbryde grafen, forskere rapporterer

Nedbrydning af uberørt grafen sker i den menneskelige krop, når den interagerer med et naturligt forekommende enzym, der findes i lungen, annoncerede Graphene Flagship -partnere; det franske nationale center for videnskabelig forskning (CNRS), Universitetet i Strasbourg, Karolinska Institute og University of Castilla-La Mancha (UCLM).

Grafenbaserede produkter, herunder fleksible biomedicinske elektroniske enheder, er designet til grænseflade med menneskekroppen inden for Graphene Flagship. Hvis grafen skal bruges til sådanne biomedicinske anvendelser, det skal være biologisk nedbrydeligt og dermed udstødes fra kroppen.

For at teste, hvordan grafen opfører sig i kroppen, Alberto Bianco og hans team hos Graphene Flagship -partner CNRS gennemførte flere tests for at afgøre, om og hvordan grafen blev nedbrudt med tilsætning af et fælles humant enzym. Enzymet, myeloperoxidase (MPO), er et peroxidenzym frigivet af neutrofiler, celler fundet i lungerne, der er ansvarlige for fjernelse af fremmedlegemer eller bakterier, der kommer ind i kroppen. Hvis et fremmedlegeme eller bakterier opdages inde i kroppen, neutrofiler omgiver det og udskiller MPO, og dermed ødelægge truslen. Tidligere arbejde fra Graphene Flagship -partnere fandt MPO til at nedbryde grafenoxid. Imidlertid blev strukturen af ​​ikke-funktionaliseret grafen anset for at være mere modstandsdygtig over for nedbrydning. For at teste dette, Bianco og hans team kiggede på virkningerne af MPO, ex vivo, på to grafenformer:enkelt- og fålags.

Bianco siger, "Vi brugte to former for grafen - enkelt- og fålags, fremstillet ved to forskellige metoder i vand. De blev derefter taget og sat i kontakt med myeloperoxidase i nærvær af hydrogenperoxid. Denne peroxidase var i stand til at nedbryde og oxidere dem. Dette var egentlig ikke forventet, fordi vi troede, at ikke-funktionaliseret grafen var mere resistent end grafenoxid. "

Rajendra Kurapati, første forfatter på undersøgelsen, fra Graphene Flagship-partner CNRS, sagde, "Resultaterne understreger, at meget dispergerbart grafen kunne nedbrydes i kroppen ved hjælp af neutrofiler. Dette ville åbne den nye vej til udvikling af grafenbaserede materialer."

In-vivo test er næste fase. Bengt Fadeel, professor ved Graphene Flagship partner Karolinska Institute, siger, "At forstå, om grafen er biologisk nedbrydeligt eller ej, er vigtigt for biomedicinske og andre anvendelser af dette materiale. Det faktum, at celler i immunsystemet er i stand til at håndtere grafen, er meget lovende."

Prof. Maurizio Prato, leder af Arbejdspakke 4, sagde, "Den enzymatiske nedbrydning af grafen er et meget vigtigt emne, fordi i princippet grafen spredt i atmosfæren kan forårsage en vis skade. I stedet, hvis der er mikroorganismer i stand til at nedbryde grafen og relaterede materialer, persistensen af ​​disse materialer i vores miljø vil blive stærkt reduceret. Denne type undersøgelser er nødvendige. Hvad der også er nødvendigt er at undersøge arten af ​​nedbrydningsprodukter. Når først grafen er fordøjet af enzymer, det kan producere skadelige derivater. Vi skal kende strukturen af ​​disse derivater og studere deres indvirkning på sundhed og miljø."

Prof. Andrea C. Ferrari, Videnskabs- og teknologiofficer for flagskibet grafen, og formand for dets ledelsespanel, tilføjet, "Rapporten om en vellykket vej for grafen bionedbrydning er et meget vigtigt skridt fremad for at sikre sikker brug af dette materiale i applikationer. Grafen-flagskibet har sat undersøgelsen af ​​grafens sundheds- og miljøeffekter i centrum af sit program siden den start. Disse resultater styrker vores innovations- og teknologikøreplan."