La degradazione del grafene incontaminato si verifica nel corpo umano quando interagisce con un enzima naturale presente nei polmoni, annunciati partner Flagship Graphene; il Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS), Università di Strasburgo, Karolinska Institute e Università di Castilla-La Mancha (UCLM).

prodotti a base di grafene, compresi dispositivi elettronici biomedici flessibili, sono stati progettati per l'interfaccia con il corpo umano all'interno del Flagship Graphene. Se il grafene deve essere utilizzato per tali applicazioni biomediche, dovrebbe essere biodegradabile e quindi essere espulso dal corpo.

Per testare come si comporta il grafene all'interno del corpo, Alberto Bianco e il suo team presso il CNRS, partner di Graphene Flagship, hanno condotto diversi test per determinare se e come il grafene è stato scomposto con l'aggiunta di un comune enzima umano. L'enzima, mieloperossidasi (MPO), è un enzima perossido rilasciato dai neutrofili, cellule presenti nei polmoni responsabili dell'eliminazione di corpi estranei o batteri che entrano nel corpo. Se viene rilevato un corpo estraneo o un batterio all'interno del corpo, i neutrofili lo circondano e secernono MPO, distruggendo così la minaccia. Il lavoro precedente dei partner di Graphene Flagship ha scoperto che l'MPO biodegrada l'ossido di grafene. Tuttavia, si pensava che la struttura del grafene non funzionalizzato fosse più resistente alla degradazione. Per testare questo, Bianco e il suo team hanno esaminato gli effetti dell'MPO, ex vivo, su due forme di grafene:a strato singolo ea pochi strati.

Bianco dice, "Abbiamo usato due forme di grafene:a strato singolo e a pochi strati, preparato con due diversi metodi in acqua. Successivamente sono stati prelevati e messi a contatto con mieloperossidasi in presenza di acqua ossigenata. Questa perossidasi è stata in grado di degradarli e ossidarli. Questo non era proprio previsto, perché pensavamo che il grafene non funzionalizzato fosse più resistente dell'ossido di grafene".

Rajendra Kurapati, primo autore dello studio, dal partner Flagship Graphene CNRS, disse, "I risultati sottolineano che il grafene altamente disperdibile potrebbe essere degradato nel corpo dall'azione dei neutrofili. Ciò aprirebbe la nuova strada per lo sviluppo di materiali a base di grafene".

Il test in vivo è la fase successiva. Bengt Fadeel, professore al Karolinska Institute, partner di Graphene Flagship, dice, "Capire se il grafene è biodegradabile o meno è importante per le applicazioni biomediche e di altro tipo di questo materiale. Il fatto che le cellule del sistema immunitario siano in grado di gestire il grafene è molto promettente".

Prof. Maurizio Prato, leader del Pacchetto di lavoro 4, disse, "La degradazione enzimatica del grafene è un argomento molto importante, perché in linea di principio il grafene disperso nell'atmosfera potrebbe produrre danni. Anziché, se sono presenti microrganismi in grado di degradare il grafene e i relativi materiali, la persistenza di questi materiali nel nostro ambiente sarà fortemente diminuita. Questi tipi di studi sono necessari. È inoltre necessario indagare sulla natura dei prodotti di degradazione. Una volta che il grafene viene digerito dagli enzimi, potrebbe produrre derivati ​​dannosi. Dobbiamo conoscere la struttura di questi derivati ​​e studiare il loro impatto sulla salute e sull'ambiente".

Prof. Andrea C. Ferrari, Responsabile scientifico e tecnologico dell'ammiraglia del grafene, e presidente del suo comitato direttivo, aggiunto, "Il rapporto di una strada riuscita per la biodegradazione del grafene è un passo avanti molto importante per garantire l'uso sicuro di questo materiale nelle applicazioni. La Graphene Flagship ha posto l'indagine sugli effetti sulla salute e sull'ambiente del grafene al centro del suo programma sin dal iniziare. Questi risultati rafforzano la nostra roadmap di innovazione e tecnologia."