Естественный человеческий фермент может биоразлагать графен

Партнеры проекта Graphene Flagship — Французский национальный центр научных исследований (CNRS), Университет Страсбурга, Каролинский институт и Университет Кастилии-Ла-Манчи (UCLM) — объявили, что первичный графен разрушается в человеческом организме при взаимодействии с естественным ферментом, содержащимся в легких.

Поскольку продукты на основе графена, включая гибкие биомедицинские электронные устройства, разрабатываются для взаимодействия с телом человека, графен для таких применений должен быть биоразлагаемым, чтобы выводиться из организма.

Эксперимент по биоразложению

Для проверки поведения графена в организме команда Альберто Бьянко (CNRS) провела тесты, чтобы определить, разрушается ли графен с помощью распространенного человеческого фермента — миелопероксидазы (MPO). Этот фермент выделяется нейтрофилами — клетками легких, отвечающими за уничтожение чужеродных тел или бактерий.

Ранее было показано, что MPO разлагает оксид графена, но считалось, что структура нефункционализированного графена более устойчива. Команда изучила воздействие MPO ex vivo на две формы графена: однослойный и многослойный.

Результаты и неожиданность

Бьянко сообщает: "Мы взяли две формы графена... и поместили в контакт с миелопероксидазой в присутствии перекиси водорода. Этот пероксидаз смог их деградировать и окислить. Это было не совсем ожидаемо, потому что мы думали, что нефункционализированный графен более устойчив, чем оксид графена".

Раджендра Курапати, первый автор исследования (CNRS): "Результаты подчеркивают, что высокодиспергируемый графен может быть разложен в организме под действием нейтрофилов. Это открывает новые возможности для разработки графеновых материалов".

Значение и дальнейшие шаги

Следующий этап — испытания in vivo. Профессор Бенгт Фадеель (Каролинский институт): "Понимание того, является ли графен биоразлагаемым, важно для биомедицинских и других применений этого материала. Тот факт, что клетки иммунной системы способны перерабатывать графен, очень обнадеживает".

Проф. Маурицио Прато, руководитель рабочего пакета 4: "Ферментативная деградация графена — очень важная тема... Необходимы такие исследования. Также нужно исследовать природу продуктов разложения. Как только графен переваривается ферментами, он может производить вредные производные. Нам нужно знать их структуру и изучить их влияние на здоровье и окружающую среду".

Проф. Андреа Феррари, научный и технологический директор Graphene Flagship: "Сообщение об успешном пути биодеградации графена — очень важный шаг вперед для обеспечения безопасного использования этого материала. Эти результаты укрепляют нашу дорожную карту инноваций и технологий".