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科學家發現人體內的酶可以代謝石墨烯
2018-09-03| 文章來源:Graphene Flagship| 【

  一直以來,納米材料的安全性備受關注,其安全性問題已經對人類健康、納米科技和納米產業發展構成了一定的影響。一些納米材料,如TiO2和ZnO納米顆粒,已經被證明對人體有一定的損害。而更多的如石墨烯之類的納米材料,由于很難被證明完全無害,故而在可穿戴設備、醫療等領域的應用受到了限制。 

  近日,現今歐盟最大的研發資助項目之一“石墨烯旗艦”項目的研究團隊發現,我們體內的一種酶可以對石墨烯進行生物降解。相關研究成果于近期發表在Angewandte Chemie期刊國際版上。(“Degradation of Single‐Layer and Few‐Layer Graphene by Neutrophil Myeloperoxidase”) 

  據該研究顯示,這種酶天然存在于我們肺部,名為“髓過氧化物酶”(Myeloperoxidase),其可以對進入到人體的石墨烯進行分解,進而變成完全無害的產物。 

  髓過氧化物酶”又稱MPO,是由人體中性粒細胞釋放的一種過氧化物酶。中性粒細胞是人體中一種負責消除任何異物的細胞。如果人體免疫系統檢測到異物或細菌,中性粒細胞就會圍繞它,并分泌MPO,從而破壞這種威脅。 

  此前,該項目成員曾發現,MPO可以對氧化石墨烯進行生物降解。然而一般認為,石墨烯要比官能團化的石墨烯,如氧化石墨烯,結構更加穩定,也更加耐降解。 

  為了測試這一點,研究小組在體外研究了MPO對單層石墨烯和多層石墨烯的影響。 

  石墨烯旗艦項目的合作伙伴、CNRS的研究員Alberto Bianco解釋說:“我們使用了單層和多層,兩種形式的石墨烯,分布通過兩種不同的方法在水中制備。然后在過氧化氫存在下將它們與髓過氧化物酶接觸。然后發現這種過氧化物酶能夠降解和氧化它們。這出乎我們的意料,因為我們認為非官能化石墨烯比石墨烯氧化物更耐腐蝕。” 

  Rajendra Kurapati,該研究的第一作者,同時也是石墨烯旗艦的合作伙伴CNRS的研究員,對這項研究評論道:“結果表明高度可分散的石墨烯可能在中性粒細胞的作用下在人體內發生降解。這將開辟一條開發石墨烯基材料的新途徑。” 

  在成功通過體外測試后,該團隊計劃進行體內測試。石墨烯旗艦項目的合作伙伴Karolinska研究所的Bengt Fadeel教授認為:“了解石墨烯是否可生物降解,對于這種材料的生物醫學和其他應用非常重要。免疫系統細胞能夠處理石墨烯這一事實,使其前景廣闊。” 

  Graphene健康與環境工作組旗艦領導人Maurizio Prato教授表示:“石墨烯的酶促降解是一個非常重要的課題,因為原則上分散在大氣中的石墨烯會產生一些危害。相反,如果有微生物能夠降解石墨烯和相關材料,這些材料在我們的環境中的持久性將大大降低。這些類型的研究是必要的。” 

  “還需要研究降解產物的性質,”Prato補充道:“一旦石墨烯被酶消化,它也可能會產生有害的衍生物。我們需要知道這些衍生物的結構并研究它們對健康和環境的影響,”他總結道。 

  石墨烯旗艦項目管理小組主席、科技主任Andrea C. Ferrari教授補充道:“石墨烯生物降解成功途徑的研究是確保在應用中安全使用這種材料的重要一步。石墨烯旗艦項目從一開始就將石墨烯的健康和環境影響研究作為其計劃的核心,這些結果加強了我們的創新和技術路線圖。” 

  資料來源:Graphene Flagship 

 

 

  

 
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