Исследовано токсическое воздействие нанопор графена на биологические ткани
Как недорогой однослойный архетипический член семейства углеродов, графен некогда вызвал «золотую лихорадку» в нанотехнологиях. Он позволил достичь уникальные свойства, которые были недоступны во многих традиционных материалах. Благодаря этим уникальным свойствам графеновые материалы до сих пор находят все новое применение в наномедицине и синтетической биологии в дополнение к их разнообразным применениям в электронике, оптоэлектронике, фотонике и очистке окружающей среды.
Увеличение производства графеновых наноструктур и повышенная вероятность воздействия этих веществ в окружающей среде и на производстве вызывают озабоченность по поводу неблагоприятных последствий для здоровья. В частности, ученые говорят об оценке биологических эффектов этих материалов, чтобы понять, как обеспечить устойчивую разработку графена без риска для здоровья и для широкого применения.
Недавно ученые впервые изучили in vitro и in vivo взаимодействия относительно нового производного графена в системах млекопитающих — графеновых нанопор. Исследование было необходимо для систематического выяснения возможного механизма их токсичности с течением времени. В результате проведенных работ с применением молекулярно-биологического оборудования ученые выяснили, что графеновые нанопоры диаметром менее 100 нм могут проникать в клетки, в то время как наночастицы диаметром менее 40 нм могут достигать клеточных ядер. Частицы диаметром менее 35 нм способны проникать в мозг, проходя через гематоэнцефалический барьер, в то время как более крупные наночастицы на это не способны, что, в свою очередь, уменьшает доставку тераностических наночастиц в нужные места.
Доклинические риски, неблагоприятные последствия воздействия графеновых нанопор и подходы к минимизации их опасности для здоровья все еще остаются неопределенными. Однако считается, что вдыхание графеновых структур является фактором риска кардиореспираторных заболеваний. Вдыхаемые графеновые нанопоры могут транспортироваться глубоко в дистальные области легких и вызывать хроническое воспаление в дыхательных путях. Считается, что плацента, легкие, желудочно-кишечный тракт и кожа выступают основными барьерами для проникновения многих наноструктур в живые организмы. Но недавнее исследование на мышах показало, что внутрибрюшинно-доставляемый малослойный графен в основном сохранялся в легких, при этом 47% этого вещества все еще оставалось в организме через 4 недели после введения, и это привело к дозозависимому острому повреждению легких и отеку легких. Исследование in vitro воздействия графена и оксида графена на кератиноциты кожи человека, проведенное в ламинарном боксе, показало, что окисленный графен является наиболее цитотоксичным, вызывает повреждение митохондрий и плазматических мембран и предполагает низкие цитотоксические эффекты на уровне кожи.
Результаты исследования следует рассматривать в контексте широкого отсутствия знаний о биодоступности, судьбе и поведении этого типа новой пористой структуры графена в природных системах. Поэтому для полного определения транспортных возможностей графеновых нанопор в живых системах необходим долгосрочный режим их воздействия, более соответствующий экологическим последствиям в реальной жизни.
