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Die Gesundheitsrisiken von Graphen

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Während der Pandemie eine weit verbreitete Verwendung von Nanopartikel wurde für Diagnostik, persönliche Schutzausrüstung, Prävention und Behandlung von Krankheiten eingesetzt. Die Verwendung von Nanopartikeln in der Biomedizin wird voraussichtlich weiter zunehmen, da eine Echtzeitüberwachung der menschlichen Gesundheit als nahtlose Mensch-Maschine-Interaktion angestrebt wird. 

Die boomendsten Nanopartikel, die zukünftige Leben bestimmen könnten, sind von Graphen abgeleitete Produkte. Das neuartige 2-D-Material Graphen hat Vorteile in mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften und wird in tragbaren Sensoren und implantierbaren Geräten verwendet, während die Forschung und Entwicklung der oxidierten Form von Graphenoxid für die Krebsbehandlung, Arzneimittelabgabe, Impfstoffentwicklung, Ultra- Niedrigkonzentrationsdiagnostik, Beseitigung mikrobieller Kontamination und zelluläre Bildgebung. 

Bislang konzentriert sich die wissenschaftliche Literatur zu Graphen-abgeleiteten Produkten hauptsächlich auf die positiven Aspekte. Während der Pandemie wurde Graphenoxid als unsicheres Nanopartikel bekannt, das darin enthalten sein könnte Gesichtsmasken und Prüfungen. Unterdessen stellen Wissenschaftler mögliche verheerende Auswirkungen von aus Graphen gewonnenen Produkten auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt in Frage. Der Hype um von Graphen abgeleitete Produkte hat zu einem schnellen Weg vom Produkt zur Markteinführung geführt, während gleichzeitig zuverlässige und reproduzierbare Daten vorliegen zytotoxische und genotoxische Wirkungen fehlen noch. 

Graphen unbegrenzt

Im Jahr 2010 erhielten zwei Forscher, Andre Geim und Konstantin Novoselov von der Universität Manchester, den Nobelpreis für Physik für die Isolierung der Schicht aus einem Kohlenstoffatom, die aus Graphit in Bleistiften stammt, indem sie eine Art Klebeband verwendeten. Das erstaunliche Material ist die leichteste und dünnste vielseitige Substanz, die der Menschheit bekannt ist. Es ist transparent, leitfähig und selektiv durchlässig. 

Die C-Atome sind fest in einem wabenförmigen (sechseckigen) Gitter gebunden. Basierend auf den Eigenschaften von Graphen wird das Material in vielen Bereichen eingesetzt, die von der Elektronik bis zur Biomedizin reichen. Im Jahr 2013 startete die Europäische Kommission ein Future and Emerging Technology-Projekt, das Graphen-Flaggschiff, mit einem Budget von einer Milliarde Euro für einen Zeitraum von zehn Jahren mit 170 beteiligten Akademikern und Industriepartnern aus 22 Ländern, das jetzt viele Graphenprodukte in der Pipeline besitzt. 

Die Produktion von Graphen in großen Mengen und Qualität (rein, homogen und steril) zu erschwinglichen Preisen, um die Möglichkeiten von Graphen-abgeleiteten Produkten im täglichen Leben umzusetzen, ist jedoch immer noch eine Herausforderung, ebenso wie die Verbesserung der Standardisierung und Validierung der zellulären Systeme und biologischen Systeme um verschiedene Formen von Graphen auf seine Toxizität zu testen. 

Das EU Graphene Flagship Project erkennt an, dass es noch welche gibt Lücken risikobezogenes Wissen zu erfüllen. Es wird erwartet, dass die Anwendung von Graphen im Zeitraum 2025-2030 ausgereift sein wird. In der EU hergestellte Nanomaterialien müssen die REACH-Verordnung erfüllen, um für die industrielle Produktion und Vermarktung zugelassen zu werden.

Ein Portal zur Mensch-Maschine-Interaktion

Viele Politiker und Experten für öffentliche Gesundheit fördern die Einführung von Technologie im Gesundheitswesen als wichtiges Instrument zur Verwaltung der Prävention, Diagnose und Behandlung von Krankheiten. Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass es vorteilhaft ist, die Kosten zu senken und die Lücke im Mangel an medizinischem Fachpersonal zu schließen. 

Die Politik würde von einem Fokus auf Krankheit auf Prävention übergehen, was zu der Idee geführt hat, a Pass für gute Gesundheit die mit Personalausweis und Impfpass verknüpft werden könnten. Auf diese Weise kann jede Person angewiesen werden, wann und wie sie sich verhalten muss, um Krankheiten vorzubeugen und auch bei Reisen in andere Länder gesund zu bleiben. 

graphenbasierte Sensorplattform mit nicht-invasiver und invasiver Anwendung, einschließlich tragbarer Sensoren zur Überwachung biophysikalischer, biochemischer, Umweltsignale und implantierbarer Geräte für Nerven-, Herz-Kreislauf-, Verdauungs- und Bewegungssysteme, wird ein enormer Wert für die Implementierung künstlicher Intelligenz vorausgesagt. 

Im Graphene Flagship-Projekt werden verschiedene Hautpflastersensoren auf der Basis von Graphen entwickelt, um Menschen dazu zu befähigen, kontinuierlich zu arbeiten Monitor und proaktiv sicherere Entscheidungen treffen. Der Erste invasive neuronale Schnittstelle im Gehirn mit der Fähigkeit, Gehirnsignale mit beispielloser hoher Genauigkeit zu interpretieren und eine therapeutische Reaktion hervorzurufen, die an den klinischen Zustand jedes Patienten angepasst ist, wird voraussichtlich bald in klinische Studien eintreten. Die Innovation ist mit 1,3 Mrd. € EU verbunden  Human Brain Project um das Gebiet der neurowissenschaftlichen Computer und der gehirnbezogenen Medizin zu erweitern, in der Erwartung, dass mehr implantierbare Geräte entwickelt werden, die das Verhalten beeinflussen. 

Graphenoxid und der menschliche Körper 

Graphenoxid kann unbeabsichtigt durch Einatmen, Hautkontakt und Verschlucken in den Körper gelangen, da es sich in vielen Lösungsmitteln verteilen kann. Toxische Wirkungen von GO sind von mehreren Variablen abhängig, einschließlich des Verabreichungswegs, der die Verteilung im Körper beeinflusst, der Dosis, der Synthesemethode, Verunreinigungen aus dem Produktionsprozess und seiner Größe und physikalisch-chemischen Eigenschaften wie dem Oxidationsgrad. 

GO hat eine hohe Adsorptionskapazität für Proteine, Mineralien und Antikörper im menschlichen Körper, wodurch die Struktur und Form von GO in eine Biokorona umgewandelt wird, die mit anderen Biomolekülen und physiologischen Prozessen interagieren kann. Es wurde vermutet, dass ein Unterschied in der Biokompatibilität auf die unterschiedlichen Zusammensetzungen der auf ihren Oberflächen gebildeten Proteinkorona zurückzuführen ist, die ihre Zellinteraktion und ihre entzündungsfördernden Wirkungen bestimmen. 

Die vielen widersprüchlichen Ergebnisse von keiner Toxizität bis hin zu möglichen schweren Langzeitschäden, abhängig von den physikalisch-chemischen Eigenschaften und den gewählten Versuchsbedingungen, erfordern ein besseres Verständnis der Toxikokinetik und der beteiligten Mechanismen für akute und langfristige Exposition. 

Auch sein Verhalten gegenüber biologischen Barrieren wie Haut, Blut-Hirn-Schranke und Barriere der Plazenta kann variieren. Der intra- und extrazelluläre Abbau von GO wird hauptsächlich von Makrophagen (Immunzellen) in den verschiedenen Organen orchestriert. Die Lunge, das Herz, die Leber, die Milz und der Darm sind die Organe, in denen GO gefunden wird. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, die möglichen Risiken der Biopersistenz im Körper und der beeinträchtigten Zellmembranintegrität, Stoffwechselprozesse und Morphologie von Organismen zu verstehen. Die Art und Weise, wie GO produziert wird, ist von entscheidender Bedeutung für die potenziellen Auswirkungen auf biologische Systeme, die Bioverteilung und die Ausscheidung durch den menschlichen Körper. 

Graphenoxid und die Umwelt

Unabhängig von Formen von Graphen a große Anzahl von Studien haben gezeigt, dass Graphen eine breite Palette lebender Organismen beeinflusst, darunter Prokaryoten, Bakterien, Viren, Pflanzen, Mikro- und Makroinvertebraten, Säugetiere, menschliche Zellen und ganze Tiere in vivo. Der Großteil der verfügbaren aktuellen Literatur weist darauf hin, dass graphenbasierte Nanomaterialien zytotoxisch sind.

Obwohl der Mechanismus ihrer Zytotoxizität noch nicht geklärt ist, sind oxidativer Stress, Zellpenetration und Entzündung die am häufigsten anerkannten Mechanismen für die Toxizität von Graphen-basierten Nanomaterialien in Wasserorganismen. Leider gibt es immer noch eine große Informationslücke, in der es um die Auswirkungen auf Organfunktionen, Stoffwechseleffekte und das Verhalten geht. 

Eine Gesundheit

Jetzt, da die Pandemie zu Ende ist, wird danach gestrebt Eine Gesundheit ist zur Priorität geworden und konzentriert sich auf Überwachung, Impfstoffe und Arzneimittelentwicklung unter Verwendung neuer Technologien. Experten und Politiker sind jedoch zurückhaltend gegenüber dem enormen Anstieg der Biohazard mit von Graphen abgeleiteten Produkten, die während der Pandemie in den letzten zwei Jahren in die Umwelt freigesetzt wurden. 

Da GO über Luft und Wasser leicht aus gefährlichen Abfällen transportiert werden kann, ist der mögliche negative Aspekt einer GO-Verschmutzung aller Lebewesen unbekannt und kann nicht ausgeschlossen werden. Verstärkende Wirkungen von GO auf die endokrin wirksamen Kapazitäten von Bisphenol A wurden in beobachtet erwachsener Mann Zebrafisch. Scharfe Kanten von GO, die Zellmembranen durchdringen können, könnten das Eindringen von Mikroplastik und anderen unbekannten Substanzen in Organismen erleichtern. 

Neue Krankheiten können entstehen, indem sie ein weltweit fragiles, ausgewogenes Ökosystem stören, das für die Gesundheit und alles Leben auf der Erde notwendig ist. Dieses Risiko für die öffentliche Gesundheit wächst jeden Tag aufgrund eines starken Anstiegs der Unterernährung als Folge der Sperren Aushöhlung ein gut funktionierendes Immunsystem und die Fähigkeit, von Graphen abgeleitete Produkte abzubauen oder zu entgiften. 

Evidenzbasierte Forschung und ethische Entscheidungen müssen gegenüber einem intellektuellen Fast-Track der GO-abgeleiteten Produktproduktion und -freigabe vorherrschend sein. Die Priorität sollte sich besser auf Möglichkeiten zur Verbesserung der Verfügbarkeit ausreichender und guter Ernährung konzentrieren, die Freisetzung unzureichend getesteter Produkte verhindern und das Vertrauen in die öffentliche Gesundheit wiederherstellen.



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Autor

  • Carla Peters

    Carla Peeters ist Gründerin und Geschäftsführerin von COBALA Good Care Feels Better. Sie promovierte in Immunologie an der Medizinischen Fakultät Utrecht, studierte Molekularwissenschaften an der Wageningen University and Research und absolvierte einen vierjährigen Kurs in Höherer naturwissenschaftlicher Ausbildung mit Spezialisierung auf medizinische Labordiagnostik und -forschung. Sie studierte an verschiedenen Business Schools, darunter London Business School, INSEAD und Nyenrode Business School. Sie arbeitete 15 Jahre lang als Interimsmanagerin für Veränderungen im Gesundheitswesen, davon mehrere Jahre als Interims-CEO, die zu weniger Krankenstand, verbesserter Versorgungsqualität und Einkommen führte

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