Zdravotní rizika grafenu

Během pandemie rozšířené používání nanočástice se používá pro diagnostiku, osobní ochranné prostředky, prevenci a léčbu nemocí. Očekává se, že využití nanočástic v biomedicíně bude dále narůstat kvůli touze po monitorování lidského zdraví v reálném čase jako bezproblémové interakci člověk/stroj. 

Nejvíce vzkvétající nanočástice, které mohou vládnout budoucím životům, jsou produkty odvozené z grafenu. Nový 2-D materiál grafen má výhody v mechanických, tepelných a elektrických vlastnostech a používá se v nositelných senzorech a implantovatelných zařízeních, zatímco výzkum a vývoj oxidované formy oxidu grafenu se používá pro léčbu rakoviny, dodávání léků, vývoj vakcín, ultra- diagnostika nízkých koncentrací, eradikace mikrobiální kontaminace a zobrazování buněk. 

Dosud se vědecká literatura o produktech odvozených z grafenu zaměřuje především na pozitivní aspekty. Během pandemie se oxid grafenu stal známým jako nebezpečná nanočástice, která by mohla být přítomna v obličejové masky a testy. Mezitím vědci zpochybňují možné ničivé účinky produktů získaných z grafenu na lidské zdraví a životní prostředí. Hype produktů odvozených z grafenu vedl k rychlé cestě od produktu k uvedení na trh, přičemž jsou spolehlivé a reprodukovatelné údaje o cytotoxické a genotoxické účinky stále chybí. 

Grafen neomezeně

V roce 2010 obdrželi dva výzkumníci, Andre Geim a Konstantin Novoselov z Manchesterské univerzity Nobelovu cenu za fyziku za izolaci vrstvy jednoho atomu uhlíku odvozené od grafitu přítomného v tužkách pomocí jakési lepicí pásky. Úžasný materiál je nejlehčí a nejtenčí všestranná látka, kterou lidstvo zná. Je transparentní, vodivý a selektivně propustný. 

C-atomy jsou pevně vázány ve voštinové (šestihranné) mřížce. Na základě kvalit grafenu se materiál používá v mnoha oblastech, od elektroniky po biomedicínu. V roce 2013 zahájila Evropská komise projekt Future and Emerging Technology, tzv Vlajková loď Graphene, s rozpočtem jedné miliardy eur na období deseti let se 170 akademiky a průmyslovými partnery z 22 zapojených zemí, kteří nyní vlastní mnoho produktů z grafenu v přípravě. 

Nicméně výroba velkého objemu a kvalitního grafenu (čistého, homogenního a sterilního) za dostupné ceny za účelem implementace možností produktů odvozených z grafenu v každodenním životě je stále výzvou, stejně jako zlepšení standardizace a validace buněčných systémů a biologických systémů. testovat různé formy grafenu na jeho toxicitu. 

Vlajkový projekt EU Graphene uznává, že stále existují mezery k naplnění znalostí souvisejících s riziky. Očekává se, že aplikace grafenu dosáhne zralosti v období 2025-2030. Nanomateriály vyrobené v EU musí splňovat nařízení REACH, aby mohly být povoleny pro průmyslovou výrobu a uvádění na trh.

Portál k interakci člověk-stroj

Mnoho politiků a odborníků na veřejné zdraví prosazuje zavádění technologií do zdravotnictví jako hlavního nástroje pro řízení prevence, diagnostiky a léčby nemocí. Navíc se má za to, že je prospěšné snížit náklady a vyplnit mezeru v nedostatku zdravotnických pracovníků. 

Politika by se přesunula od zaměření na nemoci k prevenci, což vedlo k myšlence a Dobrý zdravotní průkaz které by mohly být spojeny s občanským průkazem a očkovacím pasem. Každý člověk tak může být poučen, kdy a jak jednat, aby předcházel nemocem a zůstal v dobrém zdraví i při cestách do jiných zemí. 

A  senzorová platforma založená na grafenu S neinvazivní a invazivní aplikací včetně nositelných senzorů pro monitorování biofyzikálních, biochemických, environmentálních signálů a implantovatelných zařízení pro nervový, kardiovaskulární, trávicí a pohybový systém se předpokládá, že bude mít obrovskou hodnotu pro implementaci umělé inteligence. 

V projektu Graphene Flagship jsou vyvinuty různé senzory kožních náplastí založené na grafenu, aby lidem umožnily neustále monitorovat a aktivně dělat bezpečnější volby. První invazivní nervové rozhraní v mozku se schopností interpretovat mozkové signály s bezprecedentně vysokou přesností, produkující terapeutickou odpověď přizpůsobenou klinickému stavu každého pacienta, se očekává, že brzy vstoupí do klinických studií. Inovace je spojena s 1,3 miliardami EUR EU  Projekt lidského mozku posílit oblast neurovědy a medicíny související s mozkem s očekáváním vývoje více implantovatelných zařízení ovlivňujících chování. 

Oxid grafenu a lidské tělo 

Oxid grafenu se může neúmyslně dostat do těla vdechováním, dermálním kontaktem a požitím, protože se může rozptýlit v mnoha rozpouštědlech. Toxické účinky GO jsou závislé na několika proměnných včetně způsobu podání ovlivňujícího distribuci v těle, dávce, způsobu syntézy, nečistotách z výrobního procesu a jeho velikosti a fyzikálně-chemických vlastnostech, jako je stupeň oxidace. 

GO má vysokou adsorpční kapacitu pro proteiny, minerály a protilátky v lidském těle, což transformuje strukturu a formu GO na bio-korónu, která může interagovat s jinými biomolekulami a fyziologickými procesy. Předpokládá se, že rozdíl v biokompatibilitě je způsoben rozdílným složením proteinové koróny vytvořené na jejich površích, které určují jejich buněčnou interakci a prozánětlivé účinky. 

Mnoho protichůdných výsledků od žádné toxicity k možnému dlouhodobému vážnému poškození, v závislosti na fyzikálně-chemických vlastnostech a zvolených experimentálních podmínkách, vyžaduje lepší pochopení jeho toxikokinetiky a mechanismů souvisejících s akutní a dlouhodobou expozicí. 

Také jeho chování vůči biologickým bariérám, jako je kůže, hematoencefalická bariéra a bariéra placenty, se může lišit. Intracelulární a extracelulární degradace GO je řízena hlavně makrofágy (imunitními buňkami) v různých orgánech. Plíce, srdce, játra, slezina a střevo jsou orgány, které se nalézají. V této souvislosti je důležité porozumět možným rizikům bioperzistence v těle a ovlivněné integrity buněčné membrány, metabolických procesů a morfologie organismů. Způsob, jakým je GO produkován, má klíčový význam pro potenciální dopad na biologické systémy, biodistribuci a vylučování lidským tělem. 

Oxid grafenu a životní prostředí

Bez ohledu na formy grafenu a velké množství studií prokázali, že grafen ovlivňuje širokou škálu živých organismů včetně prokaryot, bakterií, virů, rostlin, mikro a makrobezobratlých, savců, lidských buněk a celých zvířat in vivo. Velká část dostupné současné literatury uvádí, že nanomateriály na bázi grafenu jsou cytotoxické.

Ačkoli mechanismus jejich cytotoxicity nebyl dosud stanoven, oxidační stres, buněčná penetrace a zánět jsou nejrozšířenějšími mechanismy toxicity nanomateriálů na bázi grafenu ve vodních organismech. Bohužel stále existuje obrovská mezera v informacích, které nemají vliv na funkci orgánů, metabolické účinky a chování. 

Jedno zdraví

Nyní, když pandemie skončila, usilujte o to Jedno zdraví se stala prioritou se zaměřením na dohled, vakcíny a vývoj léků s využitím nových technologií. Experti a politici se však k enormnímu nárůstu stavů staví zdrženlivě biohazard s produkty odvozenými z grafenu, které byly během pandemie v posledních dvou letech uvolněny do životního prostředí. 

Vzhledem k tomu, že GO lze snadno přepravovat vzduchem a vodou z nebezpečného odpadu, možný negativní aspekt znečištění všech živých tvorů GO je neznámý a nelze jej vyloučit. Zesilující účinky GO na endokrinní disrupční kapacity bisfenolu A byly pozorovány v dospělý muž zebrafish. Ostré hrany GO, které mohou pronikat buněčnými membránami, mohou usnadnit pronikání mikroplastů a dalších neznámých látek do organismů. 

Nové nemoci se mohou vyvinout narušením celosvětového křehkého vyváženého ekosystému nezbytného pro zdraví a veškerý život na Zemi. Toto riziko pro veřejné zdraví roste každým dnem kvůli prudkému nárůstu podvýživy v důsledku toho uzamčení podkopávání dobře fungující imunitní systém a schopnost degradovat nebo detoxikovat produkty odvozené z grafenu. 

Výzkum založený na důkazech a etická rozhodnutí musí převládat nad intelektuálním rychlým postupem výroby a uvolňování produktů odvozených od GO. Prioritou by mělo být lepší zaměření na způsoby, jak zlepšit dostupnost dostatečné a dobré výživy a zabránit uvolňování nedostatečně testovaných produktů a obnovit důvěru ve veřejné zdraví.