科學(xué)家發(fā)現(xiàn)人體內(nèi)的酶可以代謝石墨烯
一直以來(lái)，納米材料的安全性備受關(guān)注，其安全性問(wèn)題已經(jīng)對(duì)人類健康、納米科技和納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展構(gòu)成了一定的影響。一些納米材料，如TiO2和ZnO納米顆粒，已經(jīng)被證明對(duì)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(wú)害，故而在可穿戴設(shè)備、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。
近日，現(xiàn)今歐盟最大的研發(fā)資助項(xiàng)目之一“石墨烯旗艦”項(xiàng)目的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，我們體內(nèi)的一種酶可以對(duì)石墨烯進(jìn)行生物降解。相關(guān)研究成果于近期發(fā)表在Angewandte Chemie期刊國(guó)際版上。(“Degradation of Single‐Layer and Few‐Layer Graphene by Neutrophil Myeloperoxidase”)
據(jù)該研究顯示，這種酶天然存在于我們肺部，名為“髓過(guò)氧化物酶”（Myeloperoxidase），其可以對(duì)進(jìn)入到人體的石墨烯進(jìn)行分解，進(jìn)而變成完全無(wú)害的產(chǎn)物。
“髓過(guò)氧化物酶”又稱MPO，是由人體中性粒細(xì)胞釋放的一種過(guò)氧化物酶。中性粒細(xì)胞是人體中一種負(fù)責(zé)消除任何異物的細(xì)胞。如果人體免疫系統(tǒng)檢測(cè)到異物或細(xì)菌，中性粒細(xì)胞就會(huì)圍繞它，并分泌MPO，從而破壞這種威脅。
此前，該項(xiàng)目成員曾發(fā)現(xiàn)，MPO可以對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行生物降解。然而一般認(rèn)為，石墨烯要比官能團(tuán)化的石墨烯，如氧化石墨烯，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，也更加耐降解。
為了測(cè)試這一點(diǎn)，研究小組在體外研究了MPO對(duì)單層石墨烯和多層石墨烯的影響。
石墨烯旗艦項(xiàng)目的合作伙伴、CNRS的研究員Alberto Bianco解釋說(shuō)：“我們使用了單層和多層，兩種形式的石墨烯，分布通過(guò)兩種不同的方法在水中制備。然后在過(guò)氧化氫存在下將它們與髓過(guò)氧化物酶接觸。然后發(fā)現(xiàn)這種過(guò)氧化物酶能夠降解和氧化它們。這出乎我們的意料，因?yàn)槲覀冋J(rèn)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(shí)也是石墨烯旗艦的合作伙伴CNRS的研究員，對(duì)這項(xiàng)研究評(píng)論道:“結(jié)果表明高度可分散的石墨烯可能在中性粒細(xì)胞的作用下在人體內(nèi)發(fā)生降解。這將開辟一條開發(fā)石墨烯基材料的新途徑。”
在成功通過(guò)體外測(cè)試后，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)行體內(nèi)測(cè)試。石墨烯旗艦項(xiàng)目的合作伙伴Karolinska研究所的Bengt Fadeel教授認(rèn)為：“了解石墨烯是否可生物降解，對(duì)于這種材料的生物醫(yī)學(xué)和其他應(yīng)用非常重要。免疫系統(tǒng)細(xì)胞能夠處理石墨烯這一事實(shí)，使其前景廣闊?！?/span>
Graphene健康與環(huán)境工作組旗艦領(lǐng)導(dǎo)人Maurizio Prato教授表示：“石墨烯的酶促降解是一個(gè)非常重要的課題，因?yàn)樵瓌t上分散在大氣中的石墨烯會(huì)產(chǎn)生一些危害。相反，如果有微生物能夠降解石墨烯和相關(guān)材料，這些材料在我們的環(huán)境中的持久性將大大降低。這些類型的研究是必要的?！?/span>
“還需要研究降解產(chǎn)物的性質(zhì)，”Prato補(bǔ)充道：“一旦石墨烯被酶消化，它也可能會(huì)產(chǎn)生有害的衍生物。我們需要知道這些衍生物的結(jié)構(gòu)并研究它們對(duì)健康和環(huán)境的影響，”他總結(jié)道。
石墨烯旗艦項(xiàng)目管理小組主席、科技主任Andrea C. Ferrari教授補(bǔ)充道：“石墨烯生物降解成功途徑的研究是確保在應(yīng)用中安全使用這種材料的重要一步。石墨烯旗艦項(xiàng)目從一開始就將石墨烯的健康和環(huán)境影響研究作為其計(jì)劃的核心，這些結(jié)果加強(qiáng)了我們的創(chuàng)新和技術(shù)路線圖。”
資料來(lái)源：Graphene Flagship
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