Grafeen is een tweedimensionaal nanomateriaal bestaande uit koolstof en gevormd door een enkele laag dicht opeengepakte koolstofatomen. De hoge mechanische sterkte en significante elektrische en thermische eigenschappen van grafeen betekenen dat het zeer geschikt is voor veel nieuwe toepassingen op het gebied van elektronica, biologisch, chemische en magnetische sensoren, fotodetectoren en energieopslag en -opwekking. Vanwege de mogelijke toepassingen, de productie van grafeen zal naar verwachting de komende jaren aanzienlijk toenemen, maar gezien de lage marktintroductie en de beperkingen bij het analyseren van de effecten, er is momenteel weinig informatie beschikbaar over de concentraties van grafeen-nanomaterialen in ecosystemen.

Als gevolg van de oppervlaktekenmerken van grafeen, eenmaal in het watermilieu, grafeen kan fungeren als een drager van organische verontreinigende stoffen, zoals polycyclische aromatische koolwaterstoffen, aan waterorganismen. Overeenkomstig, de onderzoeksgroep CBET (Cell Biology in Environmental Toxicology) heeft niet alleen het vermogen van grafeenoxide om polycyclische aromatische koolwaterstoffen te sorberen geëvalueerd, maar ook de toxiciteit van grafeenoxide alleen en in combinatie met bepaalde polycyclische aromatische koolwaterstoffen bij embryonale en volwassen zebravissen. Het onderzoek is uitgevoerd in samenwerking met de Universiteit van Bordeaux.

Embryonale misvormingen en neurotoxiciteit

"De resultaten laten zien dat grafeenoxide polycyclische aromatische koolwaterstoffen in de zebravis kan brengen (via een soort Trojaans paard-effect) en subletale effecten kan uitoefenen. Onder de omstandigheden die we hebben aangenomen, de toxische effecten waren niet enorm, er zijn geen vissen of embryo's gestorven, maar in sommige biomarkers hebben we effecten gedetecteerd die ons alert hebben gemaakt, " zei Amaia Orbea, een PhD-houder in de CBET-groep bij de UPV/EHU.

Ten eerste, ze ontdekten dat bij hoge concentraties misvormingen kunnen optreden in embryo's, "wat betekent dat bij langere blootstelling en bij hogere concentraties niet-levensvatbare dieren kunnen worden geboren", legde Orbe uit. Ten tweede, dit onderzoek heeft bevestigd dat "op de lange termijn, gedurende een blootstellingsperiode van drie weken, het enzym acetylcholinesterase, die zenuwprikkels vertraagt, werd geremd bij alle behandelde vissen, dus ondanks het niet gebruiken van zeer hoge concentraties, we zagen dat naarmate de belichtingstijd toeneemt, neurotoxische effecten beginnen te verschijnen", zei de onderzoeker.

"We gebruikten specifieke concentraties en tijdsperioden, maar we weten niet hoe deze concentraties zich voortaan in de natuur zullen ontwikkelen of wat hun mogelijke invloed kan zijn in relatie tot andere polluenten. De resultaten hebben ons laten zien dat de concentraties die momenteel in het milieu kunnen voorkomen niet erg gevaarlijk zijn, maar we moeten voorzichtig zijn:we weten niet welke effecten deze lage concentraties kunnen hebben bij langere blootstelling. De verkregen resultaten zijn gerelateerd aan de omstandigheden die in onze experimenten zijn toegepast. Normaal gesproken komen we grafeen niet alleen in de omgeving tegen; naast grafeen zijn er vele andere verontreinigende stoffen die ook dieren aantasten... We moeten ze allemaal tegelijk bekijken, ’ concludeerde ze.