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石墨烯的健康风险

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疫情期间广泛使用 纳米粒子 已被用于诊断、个人防护设备、疾病的预防和治疗。 由于希望实时人类健康监测作为无缝的人机交互,纳米粒子在生物医学中的使用预计将进一步增加。 

可能统治未来生活的最蓬勃发展的纳米粒子是石墨烯衍生产品。 新型二维材料石墨烯在机械、热学和电学性能方面具有优势,可用于可穿戴传感器和可植入设备,而氧化形式的氧化石墨烯的研究和开发用于癌症治疗、药物输送、疫苗开发、超低浓度诊断、消除微生物污染和细胞成像。 

迄今为止,关于石墨烯衍生产品的科学文献主要集中在积极方面。 在大流行期间,氧化石墨烯被认为是一种不安全的纳米颗粒,可能存在于 口罩 和测试。 与此同时,科学家们正在质疑石墨烯衍生产品可能对人类健康和环境造成的破坏性影响。 石墨烯衍生产品的炒作导致从产品到市场发布的快速通道,同时可靠和可重复的数据 细胞毒性和基因毒性作用 仍然失踪。 

石墨烯无限

2010 年,曼彻斯特大学的 Andre Geim 和 Konstantin Novoselov 两位研究人员因使用一种透明胶带分离出铅笔中石墨衍生的一个碳原子层而获得了诺贝尔物理学奖。 这种神奇的材料是人类已知的最轻、最薄的多功能物质。 它是透明的、导电的和选择性渗透的。 

C原子紧密结合在蜂窝(六边形)晶格中。 基于石墨烯的特性,该材料被用于从电子到生物医学的许多领域。 2013 年,欧盟委员会启动了未来和新兴技术项目,即 石墨烯旗舰,预算为 170 亿欧元,为期 22 年,来自 XNUMX 个国家的 XNUMX 名学者和工业合作伙伴参与其中,目前拥有许多正在筹备中的石墨烯产品。 

然而,以可承受的价格生产大批量和高质量的石墨烯(纯、均质和无菌)以实现石墨烯衍生产品在日常生活中的可能性仍然是一个挑战,以及提高细胞系统和生物系统的标准化和验证测试各种形式的石墨烯的毒性。 

欧盟石墨烯旗舰项目承认仍有 差距 履行与风险相关的知识。 预计石墨烯的应用将在2025-2030年达到成熟期。 欧盟制造的纳米材料必须符合 REACH 法规才能获得工业生产和商业化授权。

人机交互门户

许多政治家和公共卫生专家提倡在医疗保健中引入技术,将其作为管理疾病预防、诊断和治疗的主要工具。 此外,降低成本和填补医疗保健专业人员短缺的空白被认为是有益的。 

该政策将从关注疾病转移到预防,这导致了 健康通行证 这可能与身份证和疫苗接种护照相关联。 通过这种方式,可以指导每个人何时以及如何采取行动预防疾病并保持身体健康,即使在前往其他国家时也是如此。 

基于石墨烯的传感器平台 具有非侵入性和侵入性应用,包括用于监测生物物理、生化、环境信号的可穿戴传感器和用于神经、心血管、消化和运动系统的可植入设备,预计将对实施人工智能具有巨大价值。 

在石墨烯旗舰项目中,开发了各种基于石墨烯的皮肤贴片传感器,以使人们能够持续 监控主动 做出更安全的选择。 首先 侵入性神经接口 在大脑中,能够以前所未有的高保真度解释大脑信号,产生适应每个患者临床状况的治疗反应,预计将很快进入临床试验。 这项创新与 1,3 亿欧元的欧盟有关  人类脑计划 加强神经科学计算和脑相关医学领域,期待开发更多影响行为的可植入设备。 

氧化石墨烯与人体 

氧化石墨烯可以通过吸入、皮肤接触和摄入无意中进入人体,因为它可以分散在许多溶剂中。 毒性作用 GO 取决于几个变量,包括影响体内分布的给药途径、剂量、合成方法、生产过程中的杂质及其大小和物理化学性质,如氧化程度。 

GO对人体内的蛋白质、矿物质和抗体具有很高的吸附能力,将GO的结构和形式转变为可以与其他生物分子和生理过程相互作用的生物电晕。 生物相容性的差异被认为是由于在其表面形成的蛋白质冠的不同组成决定了它们的细胞相互作用和促炎作用。 

根据物理化学性质和选择的实验条件,从无毒性到可能的长期严重损害的许多相互矛盾的结果要求更好地了解其毒代动力学和涉及急性和长期暴露的机制。 

此外,它对皮肤、血脑屏障和胎盘屏障等生物屏障的行为可能会有所不同。 GO 的细胞内和细胞外降解主要由不同器官中的巨噬细胞(免疫细胞)协调。 肺、心、肝、脾和肠是发现GO的器官。 在这种情况下,重要的是要了解体内生物持久性和影响细胞膜完整性、代谢过程和生物体形态的可能风险。 GO 的产生方式对于对生物系统、生物分布和人体排泄的潜在影响至关重要。 

氧化石墨烯与环境

无论石墨烯的形式如何 大量的研究 已经证明石墨烯在体内影响广泛的生物体,包括原核生物、细菌、病毒、植物、微型和大型无脊椎动物、哺乳动物、人类细胞和整个动物。 目前可用的大部分文献表明,基于石墨烯的纳米材料具有细胞毒性。

虽然它们的细胞毒性机制尚未确定,但氧化应激、细胞渗透和炎症已成为石墨烯基纳米材料在水生生物中毒性最广泛认可的机制。 不幸的是,缺乏对器官功能、代谢影响和行为的影响的信息仍然存在巨大差距。 

一个健康

疫情结束后,努力争取 一个健康 已成为优先事项,重点是使用新技术进行监测、疫苗和药物开发。 然而,专家和政界人士不愿看到这一数字的巨大增长。 生物危害 与过去两年大流行期间在环境中释放的石墨烯衍生产品。 

由于 GO 可以很容易地通过空气和水从危险废物中运输,因此 GO 污染所有生物的可能负面方面是未知的,不能排除。 已观察到 GO 对双酚 A 内分泌干扰能力的增强作用 成年男性 斑马鱼。 可以穿透细胞膜的 GO 锋利边缘可能会促进微塑料和其他未知物质进入生物体。 

新的疾病可能会通过破坏全球脆弱的平衡生态系统而发展,这对健康和地球上的所有生命都是必不可少的。 由于营养不良的急剧增加,这种公共卫生风险每天都在增加。 lockdowns 破坏 一个运作良好的免疫系统 以及降解或解毒石墨烯衍生产品的能力。 

循证研究道德决定 需要在 GO 衍生产品生产和发布的智能快速轨道上流行。 优先事项应该是更好地关注如何提高充足和良好营养的供应,防止发布未经充分测试的产品并恢复对公共卫生的信任。



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如需转载,请将规范链接设置回原始链接 褐石研究所 文章和作者。

作者

  • 卡拉·皮特斯

    Carla Peeters 是 COBALA Good Care Feels Better 的创始人兼董事总经理。她是临时首席执行官和战略顾问,致力于提高工作场所的健康和工作效率。她的贡献集中于创建健康的组织,指导更好的护理质量和具有成本效益的治疗,将个性化营养和医学生活方式结合起来。她在乌得勒支医学院获得了免疫学博士学位,在瓦赫宁根大学和研究中心学习了分子科学,并完成了为期四年的高等自然科学教育课程,专攻医学实验室诊断和研究。她曾在伦敦商学院、欧洲工商管理学院 (INSEAD) 和奈耶罗德商学院 (Nyenrode Business School) 学习高管课程。

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