Nedbrytning av orört grafen sker i människokroppen vid interaktion med ett naturligt förekommande enzym som finns i lungan, tillkännagav Graphene Flagship -partners; franska nationella centrumet för vetenskaplig forskning (CNRS), University of Strasbourg, Karolinska institutet och University of Castilla – La Mancha (UCLM).

Grafenbaserade produkter, inklusive flexibel biomedicinsk elektronisk utrustning, är utformade för gränssnitt med människokroppen inom Graphene Flagship. Om grafen ska användas för sådana biomedicinska tillämpningar, det ska vara biologiskt nedbrytbart och därmed utvisas ur kroppen.

För att testa hur grafen beter sig i kroppen, Alberto Bianco och hans team på Graphene Flagship -partner CNRS genomförde flera tester för att avgöra om och hur grafen bryts ner med tillsats av ett vanligt humant enzym. Enzymet, myeloperoxidas (MPO), är ett peroxidenzym som frigörs av neutrofiler, celler som finns i lungorna som är ansvariga för eliminering av främmande kroppar eller bakterier som kommer in i kroppen. Om en främmande kropp eller bakterier upptäcks inuti kroppen, neutrofiler omger den och utsöndrar MPO, därigenom förstör hotet. Tidigare arbete av Graphene Flagship -partners fann MPO för att biologiskt nedbryta grafenoxid. Strukturen för icke-funktionaliserad grafen ansågs dock vara mer nedbrytningsresistent. För att testa detta, Bianco och hans team tittade på effekterna av MPO, ex vivo, på två grafenformer:enkel- och fåskikt.

Bianco säger, "Vi använde två former av grafen- enkel- och fålagers, beredd med två olika metoder i vatten. De togs sedan och kom i kontakt med myeloperoxidas i närvaro av väteperoxid. Detta peroxidas kunde bryta ned och oxidera dem. Detta var inte riktigt väntat, eftersom vi trodde att icke-funktionaliserad grafen var mer resistent än grafenoxid. "

Rajendra Kurapati, första författare till studien, från Graphene Flagship -partner CNRS, sa, "Resultaten betonar att mycket dispergerbart grafen kan brytas ned i kroppen genom neutrofils verkan. Detta skulle öppna den nya vägen för utveckling av grafenbaserade material."

In vivo-testning är nästa steg. Bengt Fadeel, professor vid Graphene Flagship partner Karolinska Institute, säger, "Att förstå om grafen är biologiskt nedbrytbart eller inte är viktigt för biomedicinska och andra tillämpningar av detta material. Det faktum att celler i immunsystemet kan hantera grafen är mycket lovande."

Prof. Maurizio Prato, ledare för arbetspaket 4, sa, "Den enzymatiska nedbrytningen av grafen är ett mycket viktigt ämne, för i princip grafen spridd i atmosfären kan orsaka viss skada. Istället, om det finns mikroorganismer som kan bryta ner grafen och relaterade material, uthålligheten av dessa material i vår miljö kommer att minskas kraftigt. Denna typ av studier behövs. Vad som också behövs är att undersöka nedbrytningsprodukternas natur. När grafen väl är smält av enzymer, det kan producera skadliga derivat. Vi måste känna till strukturen för dessa derivat och studera deras inverkan på hälsa och miljö. "

Prof. Andrea C. Ferrari, Vetenskaps- och teknikchef för Graphene Flagship, och ordförande i dess ledningsgrupp, Lagt till, "Rapporten om en framgångsrik väg för grafenbionedbrytning är ett mycket viktigt steg framåt för att säkerställa en säker användning av detta material i applikationer. Graphen Flagship har satt utredningen av grafens hälso- och miljöeffekter i centrum för sitt program sedan start. Dessa resultat stärker vår innovations- och teknikplan. "