Als onderzoeker naar COVID-19 en medische hulpmiddelen, Ik begrijp het belang van mondkapjes om de verspreiding van het coronavirus tegen te gaan. Dus ik ben geïntrigeerd dat sommige maskerfabrikanten zijn begonnen met het toevoegen van grafeencoatings aan hun gezichtsmaskers om het virus te inactiveren. Veel virussen, schimmels en bacteriën worden uitgeschakeld door grafeen in laboratoriumstudies, inclusief kattencoronavirus.

Omdat SARS CoV-2, het coronavirus dat COVID-19 veroorzaakt, kan dagenlang overleven op de buitenkant van een gezichtsmasker, mensen die het masker aanraken en dan in hun ogen wrijven, neus, of mond kan het risico lopen om COVID-19 te krijgen. Dus deze fabrikanten lijken te redeneren dat grafeencoatings op hun herbruikbare en wegwerpmaskers enige antivirusbescherming zullen toevoegen. Maar in maart de provinciale overheid van Quebec verwijderde deze maskers van scholen en kinderdagverblijven na Health Canada, Canada's nationale volksgezondheidsinstantie, waarschuwde dat het inademen van grafeen kan leiden tot asbestachtige longschade.

Wordt deze stap gerechtvaardigd door de feiten, of een overreactie? Om die vraag te beantwoorden, het kan helpen om meer te weten te komen over wat grafeen is, hoe het microben doodt, waaronder het SARS-COV-2-virus, en wat wetenschappers tot nu toe weten over de mogelijke gezondheidseffecten van het inademen van grafeen.

Hoe beschadigt grafeen virussen, bacteriën en menselijke cellen?

Grafeen is een dunne maar sterke en geleidende tweedimensionale laag koolstofatomen. Er zijn drie manieren waarop het de verspreiding van microben kan helpen voorkomen:

• Microscopisch kleine grafeendeeltjes hebben scherpe randen die virussen en cellen mechanisch beschadigen als ze er langs passeren.
• Grafeen is negatief geladen met zeer mobiele elektronen die sommige virussen en cellen elektrostatisch opsluiten en inactiveren.
• Grafeen zorgt ervoor dat cellen zuurstofvrije radicalen genereren die ze kunnen beschadigen en hun cellulaire metabolisme aantasten.

Waarom grafeen mogelijk verband houdt met longbeschadiging

Onderzoekers hebben de mogelijke negatieve effecten van het inademen van microscopisch grafeen op zoogdieren bestudeerd. In een experiment uit 2016, muizen met grafeen in hun longen ondervonden gelokaliseerde longweefselschade, ontsteking, vorming van granulomen (waar het lichaam het grafeen probeert af te schermen), en aanhoudend longletsel, vergelijkbaar met wat er gebeurt als mensen asbest inademen. Een andere studie uit 2013 wees uit dat wanneer menselijke cellen werden gebonden aan grafeen, de cellen waren beschadigd.

Om menselijke longen na te bootsen, wetenschappers hebben biologische modellen ontwikkeld die zijn ontworpen om de impact van in een hoge concentratie verneveld grafeen - grafeen in de vorm van een fijne spray of suspensie in de lucht - op industriële arbeiders te simuleren. Een dergelijke studie die in maart 2020 werd gepubliceerd, toonde aan dat een levenslange industriële blootstelling aan grafeen ontstekingen veroorzaakte en de beschermende barrière van de gesimuleerde longen verzwakte.

Het is belangrijk op te merken dat deze modellen geen perfecte opties zijn voor het bestuderen van de dramatisch lagere niveaus van grafeen die door een gezichtsmasker worden ingeademd, maar onderzoekers hebben ze in het verleden gebruikt om meer te weten te komen over dit soort blootstellingen. Een onderzoek uit 2016 wees uit dat een klein deel van vernevelde grafeennanodeeltjes door een gesimuleerde mond- en neuspassage kon bewegen en in de longen kon doordringen. Een onderzoek uit 2018 wees uit dat korte blootstelling aan een lagere hoeveelheid verneveld grafeen de longcellen in een model niet noemenswaardig beschadigde.

Vanuit mijn perspectief als onderzoeker, dit drietal bevindingen suggereert dat een klein beetje grafeen in de longen waarschijnlijk in orde is, maar veel is gevaarlijk.

Hoewel het voor de hand liggend lijkt om het inademen van grafeen te vergelijken met de bekende schade van het inademen van asbest, de twee stoffen gedragen zich op één belangrijke manier anders. Het natuurlijke systeem van het lichaam voor het verwijderen van vreemde deeltjes kan asbest niet verwijderen, dat is de reden waarom langdurige blootstelling aan asbest kan leiden tot mesothelioom van kanker. Maar in onderzoeken met muismodellen om de impact van hoge doses longblootstelling aan grafeen te meten, het natuurlijke verwijderingssysteem van het lichaam verwijdert het grafeen, hoewel het zeer langzaam optreedt gedurende 30 tot 90 dagen.

De bevindingen van deze onderzoeken werpen licht op de mogelijke gezondheidseffecten van het inademen van microscopisch grafeen in kleine of grote doses. Echter, deze modellen weerspiegelen niet de volledige complexiteit van menselijke ervaringen. Dus de kracht van het bewijs over het voordeel van het dragen van een grafeenmasker, of de schade van het inademen van microscopisch grafeen als gevolg van het dragen ervan, is erg zwak.

Geen duidelijk voordeel maar theoretisch risico

Grafeen is een intrigerende wetenschappelijke vooruitgang die de ondergang van COVID-19-virusdeeltjes op een gezichtsmasker kan versnellen. In ruil voor dit onbekende niveau van extra bescherming, er is een theoretisch risico dat het ademen door een met grafeen gecoat masker grafeendeeltjes vrijmaakt die door de andere filterlagen op het masker komen en in de longen doordringen. Indien ingeademd, het lichaam verwijdert deze deeltjes mogelijk niet snel genoeg om longschade te voorkomen.

De gezondheidsafdeling in Quebec dwaalt aan de kant van voorzichtigheid. Kinderen lopen een zeer laag risico op sterfte door COVID-19 of ziekenhuisopname, hoewel ze anderen kunnen besmetten, dus het theoretische risico van blootstelling aan grafeen is te groot. Echter, volwassenen met een hoog direct risico op schade door het oplopen van COVID-19 kunnen ervoor kiezen om een ​​klein theoretisch risico op langdurige longschade door grafeen te accepteren in ruil voor deze potentiële voordelen.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.