Hrvatski Fokus
Znanost

Jesmo li izloženi grafenu?

U Pfizer injekcijama nalaze se nanočestice grafen oksida u gotovo 99,9 posto sastava injekcije

 

Jesmo li izloženi Grafenu kroz vodu, zrak, hranu, injekcije s kojima nam se skraćuje životni vijek i razbolijeva? Nakon što je skupina španjolskih znanstvenika “Peta kolona” dokazala da se u injekcijama (Pfizer) koje navodno služe prevenciji bolesti COVID-19 nalaze nanočestice grafen oksida u gotovo 99,9 posto sastava injekcije, zapitao sam se što je to grafen, gdje se nalazi, kako se koristi i je li štetan. Naime, grafen vodi električnu struju 1000 puta bolje nego bakar, mehanički je 1000 puta čvršći nego čelik, a ukoliko se njegovim svojstvima pridoda optička prozirnost, magnetičnost i vodljivost topline, koja je bolja od dijamanta, tada je razumljivo zašto su znanstvenici Geim i Novoselov 2010. godine osvojili Nobelovu nagradu za fiziku samo šest godina od objavljivanja njihova otkrića. https://science.sciencemag.org/content/306/5696/666

Nanomaterijali temeljeni na ugljiku (eng. Carbon-based nanomaterials) su kandidati za brojne primjene u medicini, poput dostave lijeka, a uključuju grafen, ugljične nanocjevčice, grafenov oksid (eng. Graphene oxide – GO), fulerene i nanodijamante. Nanomaterijali bazirani na ugljiku imaju posebna električna, termalna, optička i mehanička svojstva te su privukli iznimno veliku pažnju u nanomedicini posljednjih godina. Imaju izuzetna intrinzična fizikalno-kemijska svojstva koja bi potencijalno mogla biti iskorištena na razne načine.

“Biological interactions of carbon-based nanomaterials: From coronation to degradation” (2015.) https://www.sciencedirect.com/…/pii/S1549963415005845

Grafen je jednoslojna ili višeslojna ploča od sp2-vezanih atoma ugljika čvrsto upakiranih u dvodimenzionalnu ćeliju nalik na saće, debljine od samo 0,34 nm.

“Graphene: Status and Prospects” (2009.) https://science.sciencemag.org/content/324/5934/1530

Grafen je istovremeno najtanji (debljine od samo jednog atoma) i najjači spoj. Uz to je lagan, fleksibilan i transparentan, električno i toplinski provodljiv što otvara mogućnosti uporabe u širokom spektru primjena, npr. tintama za 3D-printanje, baterijama, optičkim i elektrokemijskim senzorima, skladištenju energije i medicini. Neki od aspekata materijala srodnih grafenu (eng. Graphene related materials – GRM) koji su od značajnog interesa za buduće primjene u neuroznanosti jesu: dostava gena i lijekova preko grafenskih nanoprijenosnika, interakcija s BBB (krvno-moždana barijera eng. Blood-Brain Barrier) te neuralna regeneracija, snimanje i stimulacija na 2D i 3D grafenskim kompozitima. Glavno ograničenje primjene grafena u neuroznanosti je njegova vrlo niska akumulacija u osnovnom trajnom tkivu (parenhimu) mozga nakon intravenske injekcije. Nakon što je unesen intravenski, grafen će se susresti s ionima, lipidima i proteinima, što rezultira nakupljanjem materijala i formacijom biomolekularne korone koja bi mogla utjecati na distribuciju grafena i izazvati upalnu reakciju.

“Interfacing Graphene-Based Materials With Neural Cells” (2018.) https://www.frontiersin.org/…/10…/fnsys.2018.00012/full

Biokorona označava slojeve biomolekula koje adsorbiraju na površinu NPs (nanočestica) u biološkom okolišu. Sastav biokorone je ovisan o fizikalno-kemijskim svojstvima nanočestice kao i identitetom biološkog okoliša.

“Biological interactions of carbon-based nanomaterials: From coronation to degradation” (2015.) https://www.sciencedirect.com/…/pii/S1549963415005845

Nadalje, nanoploče mogu biti fagocitirane od strane makrofaga, potičući tako aktivaciju i oslobađanje proupalnih citokina. (Fagocitoza je u citologiji proces unošenja krupnijih čestica (koje mogu biti dijelovi ćelija ili cijele ćelije, kao npr. bakterijska ćelija) u veću ćeliju. Proces se odvija tako da se ćelijska membrana “domaćina” uvrne i čestice obavije fagocitoznim mjehurićem. S tim se mjehurićem otapa lizozom, čiji enzimi razgrade sadržaj. Na taj se način stvara “probavni mjehurić” u kojem započinje razgradnja složenih molekula. Fagocitoza je poseban oblik endocitoze. Ona se očituje u unošenju i razgradnji čvrstih stranih tijela, ostarjelih i funkcionalno promjenjenih ćelija, i njihovih raspadnutih dijelova kao i raznih tipova organizama. Termin fagocitoza je izveden iz grčkih riječi phagein, što znači žderanje, gutanje, hranjenje.) Posljednje, ali ništa manje važno, grafenske nanoploče mogu se radije akumulirati u Retikuloendotelnom sustavu nego u ciljanom tkivu. (Retikuloendotelni sustav, sustav stanica retikulskoga vezivnog tkiva u koštanoj srži, limfnim čvorovima, slezeni, krajnicima, makrofaga i drugih stanica (histiocita, monocita), kojima je funkcija odstranjivanje otpadnih i stranih tvari te mikroorganizama putem fagocitoze.) Oplemenjivanje površine grafena bi moglo ublažiti većinu nedostataka. Fizikalno-kemijska svojstva grafenskih nanoploča mogu biti podešena prema većem stupnju biokompatibilnosti.

“Interfacing Graphene-Based Materials With Neural Cells” (2018.) https://www.frontiersin.org/…/10…/fnsys.2018.00012/full

Velika dostupna površina i mogućnost konjugacije različitih molekula na njegovu površinu čine grafen prikladnim materijalom za držanje i prenošenje lijekova, gena, antitijela i proteina.

“Sweet carbon nanostructures: Carbohydrate conjugates with carbon nanotubes and graphene and their applications” (2013.) https://pubs.rsc.org/…/articlelanding/2013/cs/c2cs35396b

Uz to, moguće je modificirati njegovu kemijsku strukturu dodavanjem funkcionalnih grupa poput amino, karboksilne, hidroksilne, alkil halogene ili azidne grupe.

“Carbon nanotubes and graphene as emerging candidates in neuroregeneration and neurodrug delivery” (2015.) https://www.dovepress.com/carbon-nanotubes-and-graphene…

Zbog njegova jedinstvenog fluorescentnog, fotoakustičnog i magnetsko rezonantnog profila, nekoliko je studija istražilo mogućnost uklapanja nanočestica baziranih na grafenu za povećanje in vivo vizualizacije moždanih tumora i unaprjeđenje molekularnih antitumorskih strategija za ciljanje tumora.

“Interfacing Graphene-Based Materials With Neural Cells” (2018.) https://www.frontiersin.org/…/10…/fnsys.2018.00012/full

Ugljične nanocjevčice (eng. Carbon Nanotubes – CNTs) su cilindrične strukture formirane s grafitnim listićima s promjerom u nanometarskoj skali i s desecima stotina mikrometara u dužinu, s ogromnom površinom i odličnom električnom i toplinskom provodljivošću. CNTs su izvorno netopljive. Potrebno je unaprijediti njihova svojstva te time i smanjiti njihove nuspojave, procesom funkcionalizacije.

“Nanoparticles and Blood-Brain Barrier: The Key to Central Nervous System Diseases” (2014.) https://www.ingentaconnect.com/…/0000…/00000001/art00048

Nekoliko studija je dokazalo da su nanomaterijali bazirani na ugljiku ipak podložni biorazgradnji.

“Peroxidase-mediated biodegradation of carbon nanotubes in vitro and in vivo” (2013.) https://www.sciencedirect.com/…/abs/pii/S0169409X13001610

Te studije su ukazale na ključnu ulogu urođenog imunosnog sustava u enzimskoj „probavi“ nanomaterijala baziranih na ugljiku. Imunosni sustav štiti tijelo od stranih uljeza te su potrebna dodatna istraživanja koja će potvrditi opažaju li imunokompetentne stanice nanomaterijale bazirane na ugljiku kao patogene.

“Biological interactions of carbon-based nanomaterials: From coronation to degradation”(2016.) https://www.sciencedirect.com/…/pii/S1549963415005845

Modificirane nanočestice (ENPs) Zahvaljujući njihovim osobitim fizikalno-kemijskim svojstvima, visokoj kemijskoj stabilnosti, mogućnosti da uklope u sebe široki raspon i hidrofilnih i hidrofobnih lijekova te visokoj razini funkcionalizacije, inženjirane nanočestice (eng. Engineered Nanoparticles – ENPs) su jedna od najobećavajućih strategija za prelaženje BBB.

“Nanotechnology—novel therapeutics for CNS disorders” (2012.) https://www.nature.com/articles/nrneurol.2012.76

ENPs su otvorile nove mogućnosti za dostavu lijeka u CNS (središnji živčani sustav eng. Central Nervous System). Postoji nekoliko strategija pomoću kojih ENPs mogu doći do moždanog parenhima te se mogu grupirati u neinvazivne metode i invazivne metode. Različite strategije i kriteriji bi trebali biti uzeti u obzir pri dizajniranju ENPs za penetraciju u mozak. Prilagođavanje ENPs, npr. spajajući ciljne ligande za koje se zna da olakšavaju prelazak BBB, je čini se ključan korak. ENPs mogu pristupiti cerebralnom parenhimu, ciljati specifičnu staničnu populaciju i dostaviti svoj teret za dijagnostičke i/ili terapeutske svrhe. Nekoliko stvari se mora imati na umu pri razvoju i dizajniranju ENPs za tretman CNS poremećaja. Prvo, razne funkcionalizacije ENPs mogu biti implementirane za povećanje njihove sposobnosti da pređu BBB ili njihov transport iz nosa u mozak. Čak je moguće kombinirati nekoliko tipova prilagodbi kako bi se poboljšalo uspješno ciljanje CNS-a. Drugo, nekoliko načina administracije može biti predviđeno za dostavu ENPs u parenhim mozga. To su: peritonealna, intravenozna ili intranazalna administracija. Posljednje, eksperimenti ne bi trebali biti izvođeni samo in vitro nego bi obavezno trebali uključivati testiranja in vivo.

“Nanoparticle-Based Strategies to Treat Neuro-Inflammation” (2018.) https://www.mdpi.com/1996-1944/11/2/270

Magnetne nanočestice (MNPs) NPs (nanočestice) koje pokazuju magnetna svojstva se nazivaju magnetnim nanočesticama (eng. Magnetic Nanoparticles – MNPs). Njihova mogućnost stvaranja privremenih pora u staničnim membranama – kao što je slučaj u endotelu BBB – u svrhu poboljšanja ciljanja i dostave se naziva magnetoporacija. MNPs se već koriste za mnoge biomedicinske primjene: magnetno povećanje kontrastnih agenata, magnetska hipertermija i grijanje, magnetsko označavanje i odvajanje i magnetski vektori. MNPs su najčešćestvoreni kao koloidni ferrofluidi – suspenzija magnetnih nanočestica u vodenim tekućinama s koncentracijom od otprilike 1015-1017 čestica/mL.

“Magnetic Field-Assisted Gene Delivery: Achievements and Therapeutic Potential” (2012. godine) https://www.eurekaselect.com/96445/article

Njihova stabilnost ovisi o ravnoteži između sila – van der Waalsovih, dipol-dipol, steričkih, termalnih i elektrostatskih – između čestica i okolnih molekula otapala. Važna prednost MNPs u poboljšanju dostave lijeka jest njihova mogućnost dugotrajne cirkulacije u krvi. Povećanje učinkovitosti dostave lijeka na cilj postignuto dodavanjem magnetske energije koristeći NPs osjetljive na magnetna polja se podrobno istražuje posljednjih godina. Ideja je stara gotovo 60 godina, ali se potrebna tehnologija tek nedavno razvila. Dostava lijeka uz pomoć magnetskih polja se naziva magnetno ciljanje lijeka. Kada se uzima u obzir intravenozna administracija, karakteristike MNPs (veličina, oblik, površinski naboj, premaz i magnetska svojstva) moraju biti specifično skrojene za planiranu kliničku primjenu. Posebno, optimalna veličina i većina magnetskih svojstava MNPs jako ovise o fiziološkim karakteristikama mete. U ljudskom mozgu, radna udaljenost i sigurnosna ograničenja snage magnetnog polja, limitiraju primjenu MNPs u kliničke svrhe. Magnetno ciljanje bi moglo biti učinkovitije za ciljanje meta pri površini tijela te u područjima sporijeg protoka krvi. Mnoge tehničke poteškoće se još moraju riješiti prije nego li je moguće započeti rutinsku primjenu u kliničke svrhe na ljudskim pacijentima.

“Magnetic Nanoparticles in the Central Nervous System: Targeting Principles, Applications and Safety Issues” (2018.) https://www.mdpi.com/1420-3049/23/1/9

Intranazalna cjepiva, nalik štapićima kojima se uzima uzorak za PCR SARS-COV-2 test, proizvedena su na bazi grafen oksida još 2018. godine

“Intranasal vaccination with influenza HA/GO-PEI nanoparticles provides immune protection against homo- and heterologous strains” (2018.) https://www.pnas.org/content/118/19/e2024998118

“Potential of graphene-based materials to combat COVID-19: properties, perspectives, and prospects” (2020.) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7577689/

Uz sve navedeno ne bi trebalo iznenaditi niti činjenica da solarni panel presvučen grafenom proizvodi struju iz sunca i kišnih kapi. https://onlinelibrary.wiley.com/…/10.1002/anie.201602114

Kao niti to da se grafen još od 2018. godine planira koristiti kao nova tehnologija za pročišćavanje vode za piće https://www.nature.com/articles/s41545-018-0004-z

Pripremaju se filtri za pročišćavanje zraka na bazi grafen oksida

“Preparation of a graphene oxide membrane for air purification “(2019.) https://iopscience.iop.org/…/10.1088/2053-1591/ab3eec/pdf

“An efficient reduced graphene-oxide filter for PM2.5 removal” (2018.) https://pubs.rsc.org/…/articlelanding/2018/ta/c8ta04587a

“A case study of SARS-CoV-2 transmission behavior in a severely air-polluted city (Delhi, India) and the potential usage of graphene based materials for filtering air-pollutants and controlling/monitoring the COVID-19 pandemic” (2021.) https://pubs.rsc.org/…/articlelanding/2021/em/d1em00034a

Gljive izložene vlaknima od nanografena proizvode struju https://www.youtube.com/watch?v=5YwZgrF0w0w

Što se tiče materijala koji predstavlja zdravstveni rizik, studija iz 2016. godine u toksikologiji čestica i vlakana pokazuje da bi materijali na bazi grafena, poput grafenovog oksida, mogli uzrokovati dozu ovisnu toksičnost, kao što su ozljede jetre i bubrega, stvaranje plućnog granuloma održivost stanica i stanična apoptoza ili unaprijed programirana smrt stanice. U svojim in vivo istraživanjima istraživači izvještavaju da grafen oksid ne uzrokuje “očitu toksičnost” kod miševa izloženih malim dozama (0,1 mg) i srednjim dozama (0,25 mg). Međutim, postojala je kronična toksičnost kod većih doza (0,4 mg). Utvrđeno je da se uglavnom taloži u plućima, jetri, slezeni i bubrezima. Uz to, istraživači izvještavaju o poteškoćama u čišćenju materijala iz tijela.

“Toxicity of graphene-family nanoparticles: a general review of the origins and mechanisms” (2016.) https://particleandfibretoxicology.biomedcentral.com/…

Ispitana je toksičnost nanočestica grafenovog oksida (GO NP) na životinjama u kojoj se utvrdilo da produljena izloženost GO NP s malim dozama može biti povezana s poremećajem reprodukcije i kretanja, skraćivanjem životnog vijeka i indukcijom oksidacijskog stresa što predstavlja značajno slabljenje imuniteta.

“Toxicity of Low-dose Graphene Oxide Nanoparticles in an in-vivo Wild Type of Caenorhabditis elegans Model” (2021.) https://aaqr.org/articles/aaqr-20-09-oa-0559

Vigor Colnar II., facebook

Povezani članci

Stefan Lanka: “Zabluda zvana virus”

HF

Barack i Michelle Obama kupili kuću na obali!

HF

Trgovinski sporazum(i) i migracija: Zašto će TTIP dodatno pogoršati problem?

HF

Pariški sporazum neviđeno je političko priznanje rizika klimatskih promjena

HF

Ova web stranica koristi kolačiće za poboljšanje vašeg iskustva. Pretpostavit ćemo da ste s ovim u redu, ali ako želite možete se odjaviti i ne prihvatiti. Prihvati Pogledaj više...