הסיכונים הבריאותיים של גרפן

במהלך המגיפה שימוש נרחב ב חלקיקים הועסק לאבחון, ציוד הגנה אישי, מניעה וטיפול במחלות. השימוש בננו-חלקיקים בביו-רפואה צפוי לעלות עוד יותר בשל הרצון לניטור בריאות האדם בזמן אמת כאינטראקציה חלקה בין אדם למכונה. 

הננו-חלקיקים המשגשגים ביותר שעשויים לשלוט בחיי העתיד הם מוצרים שמקורם בגרפן. לחומר הדו-ממדי הגרפן יתרונות בתכונות מכניות, תרמיות וחשמליות והוא משמש בחיישנים לבישים והתקנים מושתלים, בעוד שהמחקר והפיתוח של הצורה המחומצת של גרפן אוקסיד משמשים לטיפול בסרטן, מתן תרופות, פיתוח חיסונים, אולטרה- אבחון ריכוז נמוך, מיגור זיהום מיקרוביאלי והדמיה סלולרית. 

עד כה הספרות המדעית על מוצרים שמקורם בגרפן מתמקדת בעיקר בהיבטים החיוביים. במהלך המגיפה, גרפן אוקסיד נודע כננו-חלקיק לא בטוח שיכול להיות קיים ב מסכות פנים ומבחנים. בינתיים מדענים מפקפקים בהשפעות הרסניות אפשריות של מוצרים שמקורם בגרפן על בריאות האדם והסביבה. ההייפ של מוצרים שמקורם בגרפן הוביל למסלול מהיר ממוצר לשחרור שוק תוך נתונים אמינים וניתנים לשחזור השפעות ציטוטוקסיות וגנוטוקסיות עדיין נעדרים. 

גרפן ללא הגבלה

בשנת 2010 שני חוקרים, אנדרה גיים וקונסטנטין נובוסלוב מאוניברסיטת מנצ'סטר קיבלו את פרס נובל לפיזיקה על בידוד שכבת אטום הפחמן האחת שמקורה בגרפיט הקיים בעפרונות, על ידי שימוש במעין סקוטש. החומר המדהים הוא החומר הוורסטילי הקל והדק ביותר הידוע לאנושות. הוא שקוף, מוליך וחדיר באופן סלקטיבי. 

אטומי ה-C קשורים בחוזקה בסריג חלת דבש (משושה). בהתבסס על איכויות הגרפן נעשה שימוש בחומר בתחומים רבים, החל מאלקטרוניקה ועד ביו-רפואה. בשנת 2013 הנציבות האירופית החלה בפרויקט עתיד וטכנולוגיה מתפתחת, ה ספינת הדגל של גרפן, עם תקציב של מיליארד יורו לתקופה של עשר שנים עם 170 אקדמאים ושותפים תעשייתיים מ-22 מדינות מעורבים, כעת בבעלותם מוצרי גרפן רבים בצנרת. 

עם זאת, ייצור של גרפן בנפח גבוה ואיכותי (טהור, הומוגני וסטרילי) במחירים נוחים כדי ליישם את האפשרויות של מוצרים שמקורם בגרפן בחיי היומיום הוא עדיין אתגר, כמו גם שיפור הסטנדרטיזציה והאימות של המערכות הסלולריות והמערכות הביולוגיות. לבדוק צורות שונות של גרפן על רעילותו. 

פרויקט הדגל של הגרפן של האיחוד האירופי מכיר בכך שיש עדיין פערים להגשים ידע הקשור לסיכון. צפוי שיישום גרפן יגיע לבגרות בתקופה 2025-2030. ננו-חומרים המיוצרים באיחוד האירופי חייבים לעמוד בתקנות REACH כדי לקבל אישור לייצור תעשייתי ומסחור.

פורטל לאינטראקציה בין אדם למכונה

פוליטיקאים רבים ומומחי בריאות הציבור מקדמים את החדרת הטכנולוגיה בבריאות כמכשיר מרכזי לניהול מניעה, אבחון וטיפול במחלות. יתרה מכך, זה נחשב מועיל להפחית עלויות ולמלא את הפער בחסר של אנשי מקצוע בתחום הבריאות. 

המדיניות תעבור מהתמקדות במחלות למניעה שהובילה לרעיון של א כרטיס בריאות טוב שיכול להיות מקושר לתעודת זהות ודרכון חיסון. בדרך זו ניתן להדריך כל אדם מתי וכיצד לפעול למניעת מחלות ולהישאר בבריאות טובה גם בעת נסיעה למדינות אחרות. 

A  פלטפורמת חיישנים מבוססת גרפן עם יישום לא פולשני ופולשני כולל חיישנים לבישים לניטור אותות ביו-פיזיים, ביוכימיים, סביבתיים והתקנים מושתלים עבור מערכות עצבים, לב וכלי דם, עיכול ומערכות תנועה צפויים להיות בעלי ערך עצום עבור יישום בינה מלאכותית. 

בפרויקט Graphene Flagship פותחו חיישני כתמי עור שונים המבוססים על גרפן כדי להעצים אנשים באופן רציף צג ו באופן יזום לעשות בחירות בטוחות יותר. הראשון ממשק עצבי פולשני במוח עם היכולת לפרש אותות מוח בנאמנות גבוהה חסרת תקדים, המייצר תגובה טיפולית המותאמת למצבו הקליני של כל מטופל, צפוי להיכנס לניסויים קליניים בקרוב. החידוש קשור לאיחוד האירופי בסך 1,3 מיליארד אירו  פרויקט מוח אנושי כדי לשפר את תחום המחשוב במדעי המוח והרפואה הקשורה למוח, בציפייה שיפתחו יותר מכשירים ניתנים להשתלה המשפיעים על התנהגות. 

תחמוצת גרפן וגוף האדם 

תחמוצת גרפן יכולה לחדור לגוף ללא כוונה באמצעות שאיפה, מגע עורי ובליעה מכיוון שהיא יכולה להתפזר בממסים רבים. השפעות רעילות של GO תלויים במספר משתנים כולל מסלול הניהול המשפיע על התפוצה בגוף, המינון, שיטת הסינתזה, זיהומים מתהליך הייצור וגודלו ותכונות פיזיקוכימיות כמו דרגת חמצון. 

ל-GO יכולת ספיחה גבוהה לחלבונים, מינרלים ונוגדנים בגוף האדם אשר הופכת את המבנה והצורה של GO לביו-קורונה שיכולה לקיים אינטראקציה עם ביומולקולות ותהליכים פיזיולוגיים אחרים. הבדל בהתאמה הביולוגית הוצע בגלל ההרכבים הדיפרנציאליים של קורונה החלבון הנוצר על פני השטח שלהם וקובעים את האינטראקציה בין התא ואת ההשפעות הפרו-דלקתיות שלהם. 

התוצאות הסותרות הרבות מחוסר רעילות לנזק רציני אפשרי לטווח ארוך, בהתאם למאפיינים הפיזיקליים הכימיים ולתנאי הניסוי שנבחרו, מבקשות הבנה טובה יותר של הטוקסיקוקינטיקה והמנגנונים המעורבים בחשיפה חריפה וארוכת טווח. 

כמו כן, התנהגותו למחסומים ביולוגיים כמו עור, מחסום דם-מוח ומחסום השליה עשויה להשתנות. פירוק תוך וחוץ תאי של GO מתוזמר בעיקר על ידי מקרופאגים (תאי חיסון) באיברים השונים. הריאה, הלב, הכבד, הטחול והמעי הם האיברים שנמצאים GO. בהקשר זה חשוב להבין את הסיכונים האפשריים של ההתמדה הביולוגית בגוף ושלמות הממברנה התאית המושפעת, תהליכים מטבוליים ומורפולוגיה של אורגניזמים. לאופן ייצור ה-GO יש חשיבות מרכזית להשפעה הפוטנציאלית על מערכות ביולוגיות, הפצה ביולוגית והפרשה על ידי גוף האדם. 

תחמוצת גרפן והסביבה

ללא קשר לצורות של גרפן א מספר רב של מחקרים הוכיחו שגרפן משפיע על מגוון רחב של אורגניזמים חיים כולל פרוקריוטים, חיידקים, וירוסים, צמחים, מיקרו וחסרי חוליות, יונקים, תאים אנושיים ובעלי חיים שלמים in vivo. החלק הגדול של הספרות הנוכחית הזמינה מצביע על כך שננו-חומרים מבוססי גרפן הם ציטוטוקסיים.

למרות שמנגנון הציטוטוקסיות שלהם עדיין לא הוקם, עקה חמצונית, חדירה תאית ודלקת היו המנגנונים המוכרים ביותר לרעילות של ננו-חומרים מבוססי גרפן באורגניזמים מימיים. למרבה הצער, עדיין קיים פער עצום של מידע חסר ההשפעה על תפקוד האיברים, ההשפעות המטבוליות וההתנהגות. 

בריאות אחת

עכשיו כשהמגיפה הגיעה לסיומה, שואפים בריאות אחת הפך לעדיפות, תוך התמקדות במעקב, חיסונים ופיתוח תרופות באמצעות טכנולוגיה חדשה. עם זאת, מומחים ופוליטיקאים נרתעים מהגידול העצום ב Biohazard עם מוצרים שמקורם בגרפן ששוחררו בסביבה במהלך המגיפה בשנתיים האחרונות. 

מכיוון שניתן להעביר GO בקלות באוויר ובמים מפסולת מסוכנת, ההיבט השלילי האפשרי של זיהום GO של כל היצורים החיים אינו ידוע ולא ניתן לשלול אותו. השפעות משפרות של GO על יכולות ההפרעות האנדוקריניות של ביספנול A נצפו ב זכר בוגר דג זברה. קצוות חדים של GO שיכולים לחדור לממברנות התא עשויים להקל על חדירתם של מיקרופלסטיק וחומרים לא ידועים אחרים לאורגניזמים. 

מחלות חדשות עשויות להתפתח על ידי שיבוש מערכת אקולוגית שברירית מאוזנת ברחבי העולם הנחוצה לבריאות ולכל החיים על פני כדור הארץ. סיכון זה לבריאות הציבור גדל מדי יום עקב עלייה חדה בתת תזונה כתוצאה מה מנעולים מערער מערכת חיסון מתפקדת היטב והיכולת לפרק או לנקות מוצרים שמקורם בגרפן. 

מחקר מבוסס עדויות ו החלטות אתיות צריך להיות נפוץ על פני מסלול מהיר אינטלקטואלי של ייצור ושחרור מוצרים שמקורם ב-GO. העדיפות צריכה להיות התמקדות טובה יותר בדרכים לשיפור הזמינות של תזונה מספקת וטובה, ולמנוע שחרור של מוצרים שנבדקו בצורה לא מספקת ולהחזיר את האמון בבריאות הציבור.