Un enzima umano naturale può biodegradare il grafene

 

Un enzima umano naturale può biodegradare il grafene

La degradazione del grafene incontaminato si verifica nel corpo umano quando interagisce con un enzima naturale che si trova nel polmone, ha annunciato Graphene Flagship partner; il Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS), Università di Strasburgo, Karolinska Institute e Università di Castilla-La Mancha (UCLM).


I prodotti a base di grafene, compresi i dispositivi elettronici biomedici flessibili, sono stati progettati per l'interfaccia con il corpo umano nell'ambito della Graphene Flagship. Se il grafene deve essere usato per tali applicazioni biomediche, dovrebbe essere biodegradabile e quindi essere espulso dal corpo.


Per testare come il grafene si comporta all'interno del corpo, Alberto Bianco e il suo team presso il CNRS, partner della Graphene Flagship, hanno condotto diversi test per determinare se e come il grafene viene scomposto con l'aggiunta di un comune enzima umano. L'enzima, la mieloperossidasi (MPO), è un enzima perossido rilasciato dai neutrofili, cellule che si trovano nei polmoni e che sono responsabili dell'eliminazione di corpi estranei o batteri che entrano nel corpo. Se un corpo estraneo o un batterio viene rilevato all'interno del corpo, i neutrofili lo circondano e secernono MPO, distruggendo così la minaccia. Il lavoro precedente dei partner di Graphene Flagship ha trovato MPO per biodegradare l'ossido di grafene. Tuttavia la struttura del grafene non funzionalizzato si pensava fosse più resistente alla degradazione. Per testare questo, Bianco e il suo team hanno esaminato gli effetti di MPO, ex vivo, su due forme di grafene: a uno e a pochi strati.


Bianco dice: "Abbiamo usato due forme di grafene a singolo strato e a pochi strati, preparati con due metodi diversi in acqua. Sono state poi prese e messe in contatto con la mieloperossidasi in presenza di perossido di idrogeno. Questa perossidasi è stata in grado di degradarli e ossidarli. Questo non era proprio previsto, perché pensavamo che il grafene non funzionalizzato fosse più resistente dell'ossido di grafene".


Rajendra Kurapati, primo autore dello studio, dal Graphene Flagship partner CNRS, ha detto: "I risultati sottolineano che il grafene altamente dispersibile potrebbe essere degradato nel corpo dall'azione dei neutrofili. Questo aprirebbe una nuova strada per lo sviluppo di materiali a base di grafene".


I test in vivo sono la prossima tappa. Bengt Fadeel, professore al Graphene Flagship partner Karolinska Institute, dice: "Capire se il grafene è biodegradabile o meno è importante per le applicazioni biomediche e altre applicazioni di questo materiale. Il fatto che le cellule del sistema immunitario siano in grado di gestire il grafene è molto promettente".


Il Prof. Maurizio Prato, leader del Work Package 4, ha detto: "La degradazione enzimatica del grafene è un argomento molto importante, perché in linea di principio, il grafene disperso nell'atmosfera potrebbe produrre qualche danno. Invece, se ci sono microrganismi in grado di degradare il grafene e i materiali correlati, la persistenza di questi materiali nel nostro ambiente sarà fortemente diminuita. Questi tipi di studi sono necessari. Ciò che è necessario è anche indagare la natura dei prodotti di degradazione. Una volta che il grafene viene digerito dagli enzimi, potrebbe produrre derivati dannosi. Dobbiamo conoscere la struttura di questi derivati e studiare il loro impatto sulla salute e sull'ambiente".


Il Prof. Andrea C. Ferrari, Science and Technology Officer della Graphene Flagship, e presidente del suo comitato di gestione, ha aggiunto: "Il rapporto di una strada di successo per la biodegradazione del grafene è un passo avanti molto importante per garantire l'uso sicuro di questo materiale nelle applicazioni. La Graphene Flagship ha messo l'indagine sugli effetti del grafene sulla salute e sull'ambiente al centro del suo programma fin dall'inizio. Questi risultati rafforzano la nostra tabella di marcia per l'innovazione e la tecnologia".


Origine: phys.org

Scrivi cosa ne pensi

Condividi la tua opinione nel rispetto degli altri. Niente link.

Nuova Vecchia