Postrzępiony grafen z łatwością toruje sobie drogę do komórek

Poszarpane krawędzie i ostre rogi mikroarkuszy grafenu z łatwością dziurawią błonę komórki. Dostając się do wnętrza, materiał zaburza jej normalne funkcje.

Agnes Kane z Brown University podkreśla, że zidentyfikowawszy cechy odpowiedzialne za toksyczność, można próbować je eliminować.

Mimo ogromnej liczby potencjalnych zastosowań grafenu, m.in. w elektronice czy urządzeniach medycznych, nadal niewiele wiadomo o tym, co się stanie, gdy dostanie się on do organizmu podczas wytwarzania w fabryce lub w trakcie cyklu życiowego produktu.

[Nanomateriały] mogą być niechcący wdychane albo celowo wstrzykiwane czy implantowane jako elementy nowych technologii biomedycznych. [Nic więc dziwnego, że] chcieliśmy sprawdzić, jak wygląda ich interakcja z komórkami ciała - podkreśla prof. Robert Hurt.

Badania nad grafenem zaczęły się od pozornie sprzecznych rezultatów. Najpierw biolodzy z zespołu Kane wykazali, że grafen może się dostawać do komórek. Gdy później inżynier prof. Huajian Gao próbował to wyjaśnić z wykorzystaniem symulacji komputerowych, okazało się, że do takich przypadków powinno dochodzić rzadko przez wysoką barierę energetyczną, jaką mikroarkusz musi pokonać, by perforacja stała się faktem. Na szczęście szybko zorientowano się, że Gao posługiwał się idealnymi kwadratami grafenu, a w rzeczywistości arkusze rzadko mają taki regularny kształt. Gdy odrywa się je od grubszych kawałków, powstają dziwne formy z wypustkami. Po powtórzeniu symulacji z ich uwzględnieniem ustalono, że przedziurawienie jest o wiele łatwiejsze.

Model został zweryfikowany eksperymentalnie przez prof. Annette von dem Bussche, która umieściła w szalce Petriego z nanoarkuszami grafenu ludzkie komórki płuc, skóry i układu odpornościowego. Po użyciu mikroskopu elektronowego udowodniono ponad wszelką wątpliwość, że grafen dostawał się do komórek. Zademonstrowano, że w całości zostawały zinernalizowane nawet dość duże, bo 10-mikrometrowe płatki grafenu.

grafen mikroarkusz komórka błona dziurawić perforacja nanotoksyczność Agnes Kane Huajian Gao