Natürliches menschliches Enzym kann Graphen biologisch abbauen, berichten Wissenschaftler

Anonim

Der Abbau von ursprünglichem Graphen findet im menschlichen Körper statt, wenn es mit einem natürlich vorkommenden Enzym in der Lunge in Wechselwirkung tritt, erklärten Graphen Flagship-Partner; das Französische Nationale Zentrum für Wissenschaftliche Forschung (CNRS), die Universität Straßburg, das Karolinska-Institut und die Universität von Castilla-La Mancha (UCLM).

Auf Graphen basierende Produkte, einschließlich flexibler biomedizinischer elektronischer Geräte, werden für die Verbindung mit dem menschlichen Körper innerhalb des Graphen Flagship entwickelt. Wenn Graphen für solche biomedizinischen Anwendungen verwendet werden soll, sollte es biologisch abbaubar sein und somit aus dem Körper ausgestoßen werden.

Um zu testen, wie sich Graphen im Körper verhält, führten Alberto Bianco und sein Team bei Graphen Flagship-Partner CNRS mehrere Tests durch, um festzustellen, ob und wie Graphen durch Zugabe eines gemeinsamen menschlichen Enzyms abgebaut wurde. Das Enzym Myeloperoxidase (MPO) ist ein Peroxid-Enzym, das von Neutrophilen freigesetzt wird, Zellen, die in der Lunge gefunden werden und für die Eliminierung von Fremdkörpern oder Bakterien verantwortlich sind, die in den Körper gelangen. Wenn ein Fremdkörper oder Bakterien innerhalb des Körpers entdeckt werden, umgeben Neutrophile ihn und sezernieren MPO, wodurch die Bedrohung zerstört wird. Frühere Arbeiten von Graphene Flagship-Partnern fanden heraus, dass MPO Graphenoxid biologisch abbaut. Es wurde jedoch angenommen, dass die Struktur von nicht-funktionalisiertem Graphen stärker abbaubeständig ist. Um dies zu überprüfen, untersuchten Bianco und sein Team die Auswirkungen von MPO ex vivo auf zwei Graphenformen: ein- und mehrschichtig.

Bianco sagt: "Wir verwendeten zwei Formen von Graphen - ein- und zweischichtig, hergestellt mit zwei verschiedenen Methoden in Wasser. Sie wurden dann genommen und mit Myeloperoxidase in Gegenwart von Wasserstoffperoxid in Kontakt gebracht. Diese Peroxidase konnte sich abbauen und oxidieren sie das. Dies wurde nicht wirklich erwartet, weil wir dachten, dass nicht-funktionalisiertes Graphen resistenter als Graphenoxid ist. "

Rajendra Kurapati, Erstautor der Studie, von Graphene Flagship-Partner CNRS, sagte: "Die Ergebnisse betonen, dass hochdispergierbares Graphen im Körper durch die Wirkung von Neutrophilen abgebaut werden könnte. Dies würde den neuen Weg für die Entwicklung graphenbasierter Materialien eröffnen. "

In-vivo-Tests sind die nächste Stufe. Bengt Fadeel, Professor an Graphen Flaggschiff-Partner Karolinska Institut, sagt, "Verstehen, ob Graphen biologisch abbaubar ist oder nicht, ist wichtig für biomedizinische und andere Anwendungen dieses Materials. Die Tatsache, dass Zellen des Immunsystems mit Graphen umgehen können, ist sehr vielversprechend."

Prof. Maurizio Prato, Leiter des Arbeitspakets 4, sagte: "Der enzymatische Abbau von Graphen ist ein sehr wichtiges Thema, weil Graphen, das in der Atmosphäre dispergiert ist, im Prinzip Schaden anrichten könnte. Wenn es Mikroorganismen gibt, die Graphen abbauen können Da es sich um Materialien handelt, die in der Umwelt bestehen, wird die Persistenz dieser Materialien in unserer Umwelt stark verringert. Diese Arten von Studien werden benötigt. Es ist auch notwendig, die Natur von Abbauprodukten zu untersuchen. Sobald Graphen durch Enzyme verdaut wird, könnte es schädliche Derivate produzieren müssen die Struktur dieser Derivate kennen und ihre Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt untersuchen. "

Prof. Andrea C. Ferrari, Wissenschafts- und Technologiebeauftragter des Graphene-Flaggschiffs und Vorsitzender des Managementpanels, fügte hinzu: "Der Bericht über einen erfolgreichen Weg für den Abbau von Graphen ist ein sehr wichtiger Schritt vorwärts, um die sichere Verwendung dieses Materials zu gewährleisten Das Graphen-Flaggschiff hat die Untersuchung der Auswirkungen von Graphen auf Gesundheit und Umwelt von Anfang an in den Mittelpunkt seines Programms gestellt. Diese Ergebnisse stärken unsere Innovations- und Technologie-Roadmap. "

menu
menu