Riscurile pentru sănătate ale grafenului

În timpul pandemiei, o utilizare pe scară largă a nanoparticule a fost folosit pentru diagnosticare, echipamente de protecție personală, prevenire și tratamente a bolilor. Utilizarea nanoparticulelor în biomedicină este de așteptat să crească în continuare datorită dorinței de monitorizare în timp real a sănătății umane ca interacțiune fără întreruperi om/mașină. 

Cele mai în plină expansiune nanoparticule care pot conduce viețile viitoare sunt produsele derivate din grafen. Noul material 2-D grafen are avantaje în ceea ce privește proprietățile mecanice, termice și electrice și este utilizat în senzori portabili și dispozitive implantabile, în timp ce cercetarea și dezvoltarea oxidului de grafen sub formă oxidată este utilizată pentru tratamentul cancerului, administrarea de medicamente, dezvoltarea de vaccinuri, ultra- diagnostic de concentrație scăzută, eradicarea contaminării microbiene și imagistica celulară. 

Până acum literatura științifică despre produsele derivate din grafen se concentrează în principal pe aspectele pozitive. În timpul pandemiei, oxidul de grafen a devenit cunoscut ca o nanoparticulă nesigură care ar putea fi prezentă în măștilor și teste. Între timp, oamenii de știință pun la îndoială posibilele efecte devastatoare ale produselor derivate din grafen asupra sănătății umane și asupra mediului. Expresia produselor derivate din grafen a condus la o cale rapidă de la produs la lansarea pe piață, în timp ce date fiabile și reproductibile privind efecte citotoxice și genotoxice încă lipsesc. 

Grafen nelimitat

În 2010, doi cercetători, Andre Geim și Konstantin Novoselov de la Universitatea Manchester, au primit Premiul Nobel pentru Fizică pentru izolarea unui singur strat de atom de carbon derivat din grafit prezent în creioane, folosind un fel de bandă scotch. Materialul uimitor este cea mai ușoară și mai subțire substanță versatilă cunoscută de omenire. Este transparent, conductiv și permeabil selectiv. 

Atomii C sunt strâns legați într-o rețea de tip fagure (hexagonală). Pe baza calităților grafenului, materialul este utilizat în multe domenii, variind de la electronică la biomedicină. În 2013, Comisia Europeană a lansat un proiect Tehnologie viitoare și emergente, the Steagul de grafen, cu un buget de un miliard de euro pe o perioadă de zece ani, cu implicați 170 de academicieni și parteneri industriali din 22 de țări, deținând acum multe produse din grafen în curs de dezvoltare. 

Cu toate acestea, producția de grafen de volum mare și de calitate (pur, omogen și steril) la prețuri accesibile pentru a implementa posibilitățile produselor derivate din grafen în viața de zi cu zi este încă o provocare, precum și îmbunătățirea standardizării și validării sistemelor celulare și a sistemelor biologice. pentru a testa diferite forme de grafen pentru toxicitatea acestuia. 

Proiectul emblematic al grafenului UE recunoaște că există încă lacune pentru a îndeplini cunoștințele legate de risc. Este de așteptat ca aplicarea grafenului să ajungă la maturitate în perioada 2025-2030. Nanomaterialele fabricate în UE trebuie să îndeplinească reglementările REACH pentru a fi autorizate pentru producție industrială și comercializare.

Un portal pentru interacțiunea om-mașină

Mulți politicieni și experți în sănătate publică promovează introducerea tehnologiei în asistența medicală ca instrument major de gestionare a prevenirii, diagnosticării și tratamentului bolilor. În plus, se consideră că este benefic să scădem costurile și să umple golul în lipsa profesioniștilor din domeniul sănătății. 

Politica s-ar transfera de la concentrarea asupra bolii la prevenire, ceea ce a condus la ideea de a Pass de sănătate bună care ar putea fi legat de o carte de identitate și pașaport de vaccinare. În acest fel, fiecare persoană poate fi instruită când și cum să acționeze pentru a preveni îmbolnăvirea și a rămâne în stare bună de sănătate chiar și atunci când călătorește în alte țări. 

A  platformă de senzori pe bază de grafen cu aplicații non-invazive și invazive, inclusiv senzori purtabili pentru monitorizarea semnalelor biofizice, biochimice, de mediu și dispozitive implantabile pentru sistemele nervos, cardiovascular, digestiv și locomotor se prevede a fi de o valoare enormă pentru implementarea Inteligenței Artificiale. 

În proiectul emblematic Graphene sunt dezvoltați diverși senzori de plasturi pe piele, bazați pe grafen, pentru a permite oamenilor să monitorizează și în mod proactiv face alegeri mai sigure. Primul interfață neuronală invazivă în creier, cu capacitatea de a interpreta semnalele creierului cu o fidelitate ridicată fără precedent, producând un răspuns terapeutic adaptat stării clinice a fiecărui pacient, este de așteptat să intre în studiile clinice în curând. Inovația este legată de UE de 1,3 miliarde EUR  Proiectul creierului uman pentru a îmbunătăți domeniul neuroștiințelor informatice și al medicinei legate de creier, așteptând ca mai multe dispozitive implantabile care influențează comportamentul să fie dezvoltate. 

Oxidul de grafen și corpul uman 

Oxidul de grafen poate pătrunde neintenționat în organism prin inhalare, contact cutanat și ingerare, deoarece se poate dispersa în mulți solvenți. Efecte toxice ale GO sunt dependente de mai multe variabile, inclusiv calea de administrare care influențează distribuția în organism, doza, metoda de sinteză, impuritățile din procesul de producție și mărimea acestuia și proprietățile fizico-chimice precum gradul de oxidare. 

GO are o capacitate mare de adsorbție pentru proteine, minerale și anticorpi în corpul uman, ceea ce transformă structura și forma GO într-o bio-corona care poate interacționa cu alte biomolecule și procese fiziologice. S-a sugerat că o diferență de biocompatibilitate se datorează compozițiilor diferențiale ale coroanei proteice formate pe suprafețele lor, care determină interacțiunea celulară și efectele proinflamatorii. 

Multe rezultate contradictorii de la lipsa de toxicitate la posibile daune grave pe termen lung, în funcție de proprietățile fizico-chimice și de condițiile experimentale alese, cer o mai bună înțelegere a toxicocineticii și mecanismelor sale implicate pentru expunerea acută și pe termen lung. 

De asemenea, comportamentul său față de barierele biologice precum pielea, bariera hematoencefalică și bariera placentei poate varia. Degradarea intra și extracelulară a GO este în principal orchestrată de macrofage (celule imune) în diferite organe. Plămânul, inima, ficatul, splina și intestinul sunt organele în care se găsește GO. În acest context, este important să înțelegem posibilele riscuri ale persistenței biologice în organism și ale integrității membranei celulare afectate, proceselor metabolice și morfologiei organismelor. Modul în care este produsă GO este de o importanță cheie pentru impactul potențial asupra sistemelor biologice, biodistribuția și excreția de către corpul uman. 

Oxidul de grafen și mediul înconjurător

Indiferent de formele grafenului a număr mare de studii au demonstrat că grafenul afectează o gamă largă de organisme vii, inclusiv procariote, bacterii, viruși, plante, micro și macronevertebrate, mamifere, celule umane și animale întregi in vivo. O mare parte din literatura actuală disponibilă indică faptul că nanomaterialele pe bază de grafen sunt citotoxice.

Deși mecanismul citotoxicității lor nu a fost încă stabilit, stresul oxidativ, penetrarea celulară și inflamația au fost mecanismele cele mai recunoscute pentru toxicitatea nanomaterialelor pe bază de grafen în organismele acvatice. Din păcate, există încă un decalaj imens de informații care nu au efect asupra funcției organelor, efectelor metabolice și comportamentului. 

One Health

Acum că pandemia a luat sfârșit, luptă pentru One Health a devenit o prioritate, concentrându-se pe supraveghere, vaccinuri și dezvoltarea de medicamente folosind noi tehnologii. Cu toate acestea, experții și politicienii sunt reticenți cu privire la creșterea enormă a biohazard cu produse derivate din grafen care au fost eliberate în mediu în timpul pandemiei în ultimii doi ani. 

Deoarece GO poate fi transportat cu ușurință pe calea aerului și a apei din deșeurile periculoase, posibilul aspect negativ al unei poluări cu GO a tuturor viețuitoarelor este necunoscut și nu poate fi exclus. Efectele de îmbunătățire ale GO asupra capacităților de perturbare endocrină ale Bisfenolului A au fost observate în mascul adult pește-zebră. Marginile ascuțite ale GO care pot pătrunde în membranele celulare ar putea facilita pătrunderea microplasticelor și a altor substanțe necunoscute în organisme. 

Se pot dezvolta noi boli prin perturbarea unui ecosistem echilibrat fragil la nivel mondial, necesar sănătății și întregii vieți de pe pământ. Acest risc pentru sănătatea publică crește în fiecare zi din cauza creșterii puternice a malnutriției ca urmare a lockdowns subminare un sistem imunitar care funcționează bine și capacitatea de a degrada sau detoxifica produsele derivate din grafen. 

Cercetare bazată pe dovezi și decizii etice trebuie să fie predominantă asupra unei linii intelectuale rapide de producție și lansare de produse derivate din GO. Prioritatea ar trebui să se concentreze mai bine asupra modalităților de îmbunătățire a disponibilității unei nutriții suficiente și bune și de a preveni eliberarea de produse testate inadecvat și de a restabili încrederea în sănătatea publică.