Итак, используется ли он в качестве противомикробного средства, иммунного адъюванта или в качестве антенны или устройства биомониторинга в неблаговидных целях? Хотя это может показаться научной фантастикой, важно оставаться открытым для этих возможностей. Технологии стремительно развиваются, и то, что можно сделать сейчас, часто делается, независимо от моральных или этических последствий. Суть здесь в том, что, несмотря на эти сомнительные объяснения, оксид графена является известным биологическим токсином и при инъекции он накапливается в органах, железах и тканях, вызывая различные степени воспаления, окислительный стресс и повреждение клеток. В остальной части этой статьи будет обсуждаться его токсикологический профиль, касающийся нарушения биологической регуляции.
Как бы ни были интересны все эти предположения, что сразу бросается в глаза и вызывает беспокойство, так это токсичность GO. Медицинское применение материалов на основе графена в биологическом контексте до сих пор было ограничено из-за их сильного токсического потенциала. Материалы на основе графена никогда не использовались в биологических прививках, и если их использовать в массовом масштабе, последствия могут быть катастрофическими. Из-за потенциальных факторов риска, связанных с производством и использованием материалов, связанных с графеном, число нанотоксикологических исследований этих соединений быстро возросло за последнее десятилетие. Многочисленные токсикологические исследования выявили эффекты наноструктурных / биологических взаимодействий на различных организационных уровнях биологических систем, от биомолекул до животных.21, 22, 23 В целом, было продемонстрировано, что GO с его многочисленными кислородными группами (карбоксильными, гидроксильными, эпоксидными группами) может образовывать комплексы с органическими загрязнителями и ионами металлов посредством электростатического взаимодействия, водородных связей и координации. В биологических системах, таких как организм, он обладает огромным потенциалом накапливать токсины и превращаться в еще более мощный токсин.24
В зависимости от источника графита (исходного материала), метода синтеза, использования химических веществ и формы дисперсии (раствор или порошок) конечного продукта графен может иметь различные размеры, толщину, химическую поверхность и агрегатное состояние, которые в разной степени влияют на его взаимодействие с биологическими системами. Однако ясно, что GFNs при введении или вдыхании может вызвать серьезные неблагоприятные последствия для здоровья.
Благодаря своему наноразмеру GFNs могут достигать всех органов и проникать в центральную нервную систему. Он может вызывать острые и хронические повреждения тканей, проходя через нормальные физиологические барьеры, такие как барьер кровь-воздух, барьер кровь-яички, гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) и гематоплацентарный барьер.
ГЭБ является одним из наиболее важных физиологических барьеров в организме, образуя динамический интерфейс, отделяющий мозг от системы кровообращения. Барьер образован эндотелиальными клетками сосудов головного мозга, окруженными базальной пластинкой и периваскулярными концевыми ножками астроцитов, которые связывают барьерную систему с нейронами. Вместе с перицитами и клетками микроглии эндотелиальные клетки поддерживают барьерную функцию и регулируют межклеточную передачу сигналов, контролируя приток крови к мозгу. ГЭБ вместе с эпителием паутинной оболочки и сосудистого сплетения ограничивает прохождение различных химических веществ и инородных материалов между кровотоком и тканью нейронов, в то же время обеспечивая прохождение веществ и питательных веществ, необходимых для метаболических функций, от кислорода до различных белков, таких как инсулин и аполипопротеин Е.
Сложная сеть транспортных систем, описанная выше, придает ГЭБ жизненно важную нейропротекторную функцию. Фармацевтические компании вложили значительные усилия и суммы в попытки разработать лекарства, которые могут преодолевать ГЭБ, с ограниченным успехом. Поверхность наночастиц графена теперь может быть функционализирована специальными биомолекулами, которые позволяют выбранному материалу проникать через ГЭБ. Таким образом, при инъекциях молекул GO и GFN (лекарств, белков и т. д.) через ГЭБ.