Grafenbelagte ansigtsmasker:COVID-19-mirakel eller en anden sundhedsrisiko?

Som forsker i COVID-19 og medicinsk udstyr, Jeg forstår vigtigheden af ​​ansigtsmasker for at forhindre spredning af coronavirus. Så jeg er fascineret af, at nogle maskeproducenter er begyndt at tilføje grafenbelægninger til deres ansigtsmasker for at inaktivere virussen. Mange vira, svampe og bakterier er uarbejdsdygtige af grafen i laboratorieundersøgelser, inklusive kattevirus.

Fordi SARS CoV-2, coronavirus, der forårsager COVID-19, kan overleve på den ydre overflade af en ansigtsmaske i dagevis, folk, der rører ved masken og derefter gnider deres øjne, næse, eller mund kan risikere at få COVID-19. Så disse producenter lader til at ræsonnere, at grafenbelægninger på deres genanvendelige og engangs ansigtsmasker vil tilføje en vis antivirusbeskyttelse. Men i marts provinsregeringen i Quebec fjernede disse masker fra skoler og daginstitutioner efter Health Canada, Canadas nationale folkesundhedsagentur, advarede om, at indånding af grafen kunne føre til asbestlignende lungeskader.

Er dette skridt berettiget af fakta, eller en overreaktion? For at besvare det spørgsmål, det kan hjælpe at vide mere om, hvad grafen er, hvordan det dræber mikrober, inklusive SARS-COV-2 virus, og hvad videnskabsmænd ved indtil videre om de potentielle sundhedsmæssige virkninger af vejrtrækning i grafen.

Hvordan skader grafen vira, bakterier og menneskeceller?

Grafen er et tyndt, men stærkt og ledende todimensionelt ark af kulstofatomer. Der er tre måder, hvorpå det kan hjælpe med at forhindre spredning af mikrober:

• Mikroskopiske grafenpartikler har skarpe kanter, der mekanisk beskadiger vira og celler, når de passerer dem.
• Grafen er negativt ladet med meget mobile elektroner, der elektrostatisk fanger og inaktiverer nogle vira og celler.
• Grafen får celler til at generere frie iltradikaler, der kan beskadige dem og forringe deres cellulære stofskifte.

Hvorfor grafen kan være forbundet med lungeskade

Forskere har studeret de potentielle negative virkninger af at indånde mikroskopisk grafen på pattedyr. I et eksperiment fra 2016, mus med grafen placeret i deres lunger oplevede lokaliseret lungevævsskade, betændelse, dannelse af granulomer (hvor kroppen forsøger at afskærme grafenen), og vedvarende lungeskade, svarende til, hvad der sker, når mennesker indånder asbest. En anden undersøgelse fra 2013 viste, at når menneskelige celler blev bundet til grafen, cellerne blev beskadiget.

For at efterligne menneskelige lunger, forskere har udviklet biologiske modeller designet til at simulere virkningen af ​​højkoncentrations aerosoliseret grafen - grafen i form af en fin spray eller suspension i luft - på industriarbejdere. En sådan undersøgelse offentliggjort i marts 2020 viste, at en levetid med industriel eksponering for grafen inducerede betændelse og svækkede de simulerede lungers beskyttende barriere.

Det er vigtigt at bemærke, at disse modeller ikke er perfekte muligheder for at studere de dramatisk lavere niveauer af grafen inhaleret fra en ansigtsmaske, men forskere har tidligere brugt dem til at lære mere om denne slags eksponeringer. En undersøgelse fra 2016 viste, at en lille del af aerosoliserede grafennanopartikler kunne bevæge sig ned ad en simuleret mund- og næsepassager og trænge ind i lungerne. En undersøgelse fra 2018 viste, at kortvarig eksponering for en lavere mængde aerosoliseret grafen ikke skadede lungeceller i en model nævneværdigt.

Fra mit perspektiv som forsker, denne trio af fund tyder på, at en lille smule grafen i lungerne sandsynligvis er OK, men meget er farligt.

Selvom det kan virke oplagt at sammenligne indånding af grafen med de velkendte skader ved at trække vejret i asbest, de to stoffer opfører sig forskelligt på én nøglemåde. Kroppens naturlige system til bortskaffelse af fremmede partikler kan ikke fjerne asbest, hvilket er grunden til langvarig eksponering for asbest kan føre til kræft lungehindekræft. Men i undersøgelser, der bruger musemodeller til at måle virkningen af ​​højdosis lungeeksponering for grafen, kroppens naturlige bortskaffelsessystem fjerner grafen, selvom det sker meget langsomt over 30 til 90 dage.

Resultaterne af disse undersøgelser kaster lys over de mulige sundhedsmæssige virkninger af vejrtrækning i mikroskopisk grafen i enten små eller store doser. Imidlertid, disse modeller afspejler ikke den fulde kompleksitet af menneskelige erfaringer. Så styrken af ​​beviserne om enten fordelen ved at bære en grafenmaske, eller skaden ved at indånde mikroskopisk grafen som følge af at bære det, er meget svag.

Ingen åbenlys fordel, men teoretisk risiko

Grafen er et spændende videnskabeligt fremskridt, der kan fremskynde udryddelsen af ​​COVID-19-viruspartikler på en ansigtsmaske. Til gengæld for dette ukendte niveau af ekstra beskyttelse, der er en teoretisk risiko for, at vejrtrækning gennem en grafenbelagt maske vil frigøre grafenpartikler, der kommer igennem de andre filterlag på masken og trænger ind i lungen. Hvis det indåndes, kroppen fjerner muligvis ikke disse partikler hurtigt nok til at forhindre lungeskade.

Sundhedsministeriet i Quebec tager fejl af forsigtighed. Børn har meget lav risiko for COVID-19-dødelighed eller hospitalsindlæggelse, selvom de kan inficere andre, så den teoretiske risiko ved grafeneksponering er for stor. Imidlertid, Voksne med høj umiddelbar risiko for skade ved at pådrage sig COVID-19 kan vælge at acceptere en lille teoretisk risiko for langvarig lungeskade fra grafen til gengæld for disse potentielle fordele.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.