Onderzoek suggereert dat een revolutionair nanomateriaal met een enorm potentieel om meerdere mondiale uitdagingen aan te pakken verder kan worden ontwikkeld zonder acuut risico voor de menselijke gezondheid. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Nanotechnology .

Zorgvuldig gecontroleerde inademing van een specifiek type grafeen – het dunste, supersterke en superflexibele materiaal ter wereld – heeft op korte termijn geen nadelige effecten op de long- of cardiovasculaire functie, blijkt uit het onderzoek. De eerste klinische proef met gecontroleerde blootstelling bij mensen werd uitgevoerd met dun, ultrazuiver grafeenoxide, een waterbestendige vorm van het materiaal.

Onderzoekers zeggen dat verder onderzoek nodig is om erachter te komen of hogere doses van dit grafeenoxidemateriaal of andere vormen van grafeen een ander effect zouden hebben. Het team wil ook graag vaststellen of langere blootstelling aan het materiaal, dat duizenden keren dunner is dan een mensenhaar, extra gezondheidsrisico's met zich meebrengt.

Er is sprake van een enorme belangstelling voor de ontwikkeling van grafeen, een materiaal dat in 2004 voor het eerst door wetenschappers werd geïsoleerd en dat wordt geprezen als een ‘wondermateriaal’. Mogelijke toepassingen zijn elektronica, telefoonschermen, kleding, verf en waterzuivering.

Grafeen wordt over de hele wereld actief onderzocht om te helpen bij gerichte therapieën tegen kanker en andere gezondheidsproblemen, en ook in de vorm van implanteerbare apparaten en sensoren. Vóór medisch gebruik moeten alle nanomaterialen echter worden getest op mogelijke schadelijke effecten.

Onderzoekers van de universiteiten van Edinburgh en Manchester rekruteerden 14 vrijwilligers om deel te nemen aan het onderzoek onder zorgvuldig gecontroleerde blootstellings- en klinische monitoringomstandigheden. De vrijwilligers ademden het materiaal twee uur lang door een gezichtsmasker terwijl ze fietsten in een speciaal ontworpen mobiele belichtingskamer die vanuit het National Public Health Institute in Nederland naar Edinburgh was gebracht.

Effecten op de longfunctie, bloeddruk, bloedstolling en ontstekingen in het bloed werden gemeten – vóór de blootstelling en met tussenpozen van twee uur. Een paar weken later werd de vrijwilligers gevraagd terug te keren naar de kliniek voor herhaalde gecontroleerde blootstelling aan grafeenoxide van een andere grootte, of aan schone lucht ter vergelijking.

Er waren geen nadelige effecten op de longfunctie, de bloeddruk of de meeste andere geteste biologische parameters. Onderzoekers merkten een lichte suggestie op dat het inademen van het materiaal de manier waarop het bloed stolt zou kunnen beïnvloeden, maar zij benadrukken dat dit effect zeer klein was.

Dr. Mark Miller van het Centre for Cardiovascular Science van de Universiteit van Edinburgh zei:“Nanomaterialen zoals grafeen zijn veelbelovend, maar we moeten ervoor zorgen dat ze op een veilige manier worden vervaardigd voordat ze op grotere schaal in ons leven kunnen worden gebruikt. Het kunnen onderzoeken van de veiligheid van dit unieke materiaal bij menselijke vrijwilligers is een enorme stap voorwaarts in ons begrip van hoe grafeen het lichaam kan beïnvloeden. Met een zorgvuldig ontwerp kunnen we veilig het beste uit nanotechnologie halen."

Professor Kostas Kostarelos van de Universiteit van Manchester en het Catalaanse Instituut voor Nanowetenschappen en Nanotechnologie (ICN2) in Barcelona zei:“Dit is het allereerste gecontroleerde onderzoek waarbij gezonde mensen betrokken zijn om aan te tonen dat zeer zuivere vormen van grafeenoxide – van een specifieke grootteverdeling en oppervlaktekarakter – kunnen verder worden ontwikkeld op een manier die het risico voor de menselijke gezondheid minimaliseert.

“Het heeft ons meer dan tien jaar gekost om de kennis te ontwikkelen om dit onderzoek uit te voeren, vanuit het oogpunt van materiaal- en biologische wetenschappen, maar ook vanuit het klinische vermogen om dergelijke gecontroleerde onderzoeken veilig uit te voeren door enkele van ‘s werelds meest vooraanstaande experts samen te brengen. op dit gebied."

Professor Bryan Williams, Chief Scientific and Medical Officer bij de British Heart Foundation, voegde hieraan toe:“De ontdekking dat dit type grafeen veilig kan worden ontwikkeld, met minimale bijwerkingen op de korte termijn, zou de deur kunnen openen voor de ontwikkeling van nieuwe apparaten en behandelingsinnovaties. en monitoringtechnieken. We kijken uit naar grotere onderzoeken over een langere periode om beter te begrijpen hoe we nanomaterialen zoals grafeen veilig kunnen gebruiken om sprongen te maken in het leveren van levensreddende medicijnen aan patiënten."

Meer informatie: Jack P. M. Andrews et al., Eerste gecontroleerde inademing van dunne grafeenoxide-nanosheets bij mensen om acute cardiorespiratoire reacties te bestuderen, Natuurnanotechnologie (2024). DOI:10.1038/s41565-023-01572-3, www.nature.com/articles/s41565-023-01572-3

Journaalinformatie: Natuurnanotechnologie

Aangeboden door Universiteit van Edinburgh