Pandemian aikana laaja käyttö nanopartikkelit on käytetty diagnostiikassa, henkilönsuojaimissa, sairauksien ehkäisyssä ja hoidossa. Nanopartikkelien käytön biolääketieteessä odotetaan kasvavan edelleen, koska halutaan reaaliaikaista ihmisten terveyden seurantaa saumattomana ihmisen ja koneen vuorovaikutuksena.
Tulevaisuuden elämää mahdollisesti hallitsevimpia nanopartikkeleita ovat grafeenista johdetut tuotteet. Uudella kaksiulotteisella grafeenimateriaalilla on etuja mekaanisten, lämpöön liittyvien ja sähköisten ominaisuuksien suhteen, ja sitä käytetään puettavissa antureissa ja implantoitavissa laitteissa, kun taas hapettuneen grafeenioksidin tutkimusta ja kehitystä käytetään syövän hoidossa, lääkkeiden annostelussa, rokotteiden kehittämisessä, erittäin matalan pitoisuuden diagnostiikassa, mikrobikontaminaation hävittämisessä ja solukuvantamisessa.
Tähän mennessä grafeenipohjaisia tuotteita koskeva tieteellinen kirjallisuus on keskittynyt pääasiassa sen myönteisiin puoliin. Pandemian aikana grafeenioksidista tuli tunnetuksi vaarallisena nanopartikkelina, jota voi esiintyä maskit ja testejä. Samaan aikaan tiedemiehet kyseenalaistavat grafeenipohjaisten tuotteiden mahdolliset tuhoisat vaikutukset ihmisten terveyteen ja ympäristöön. Grafeenipohjaisten tuotteiden hype on johtanut tuotteiden nopeaan markkinoilletuloon, ja samalla luotettavaa ja toistettavaa tietoa sytotoksisia ja genotoksisia vaikutuksia puuttuvat edelleen.
Grafeeni Rajoittamaton
Vuonna 2010 kaksi tutkijaa, Andre Geim ja Konstantin Novoselov Manchesterin yliopistosta, saivat Nobelin fysiikanpalkinnon kynien grafiitista peräisin olevan hiiliatomikerroksen eristämisestä eräänlaisen teipin avulla. Tämä hämmästyttävä materiaali on kevyin ja ohuin ihmiskunnan tuntema monipuolinen aine. Se on läpinäkyvä, johtava ja selektiivisesti läpäisevä.
Hiiliatomit ovat tiiviisti sitoutuneet hunajakennomaiseen (kuusikulmaiseen) hilaan. Grafeenin ominaisuuksien perusteella materiaalia käytetään monilla aloilla elektroniikasta biolääketieteeseen. Vuonna 2013 Euroopan komissio käynnisti Tulevaisuuden ja nousevan teknologian hankkeen, Grafeeni lippulaiva, jonka budjetti on miljardi euroa kymmeneksi vuodeksi ja johon osallistuu 170 akateemista henkilöä ja teollisuuskumppania 22 maasta, ja joka omistaa nyt useita kehitteillä olevia grafeenituotteita.
Suurten määrien ja laadukkaiden grafeenien (puhtaan, homogeenisen ja steriilin) tuotanto kohtuuhintaan grafeenipohjaisten tuotteiden mahdollisuuksien toteuttamiseksi jokapäiväisessä elämässä on kuitenkin edelleen haasteellista, samoin kuin solujärjestelmien ja biologisten järjestelmien standardoinnin ja validoinnin parantaminen grafeenin eri muotojen myrkyllisyyden testaamiseksi.
EU:n grafeenilippulaivahankkeessa todetaan, että grafeenia on edelleen olemassa aukkoja täyttääkseen riskeihin liittyvän tietämyksen. Grafeenin sovellusten odotetaan saavuttavan kypsyyden vuosina 2025–2030. EU:ssa valmistettujen nanomateriaalien on täytettävä REACH-asetukset, jotta ne voidaan hyväksyä teolliseen tuotantoon ja kaupallistamiseen.
Portaali ihmisen ja koneen vuorovaikutukseen
Monet poliitikot ja kansanterveyden asiantuntijat ajavat teknologian käyttöönottoa terveydenhuollossa merkittävänä välineenä sairauksien ehkäisyn, diagnosoinnin ja hoidon hallinnassa. Lisäksi sen katsotaan olevan hyödyllistä kustannusten vähentämisessä ja terveydenhuollon ammattilaisten pulan täyttämisessä.
Politiikka siirtyisi keskittymisestä tauteihin ehkäisyyn, mikä on johtanut ajatukseen Hyvä terveyspassi joka voitaisiin yhdistää henkilökorttiin ja rokotuspassiin. Tällä tavoin jokainen henkilö voi saada ohjeet siitä, milloin ja miten toimia tautien ehkäisemiseksi ja terveyden ylläpitämiseksi myös matkustettaessa ulkomaille.
A grafeenipohjainen anturialusta ei-invasiivisilla ja invasiivisilla sovelluksilla, mukaan lukien puettavat anturit biofysikaalisten, biokemiallisten ja ympäristösignaalien seurantaan sekä istutettavat laitteet hermosto-, sydän- ja verisuoni-, ruoansulatus- ja liikuntaelimistölle, ennustetaan olevan valtavan arvokas tekoälyn toteuttamisessa.
Graphene Flagship -projektissa kehitetään erilaisia grafeeniin perustuvia iholappuantureita, joiden tarkoituksena on antaa ihmisille mahdollisuus jatkuvasti monitori ja ennakoivasti tehdä turvallisempia valintoja. Ensimmäinen invasiivinen hermorajapinta aivoissa, jolla on kyky tulkita aivosignaaleja ennennäkemättömän tarkasti ja tuottaa kunkin potilaan kliiniseen tilaan mukautettu terapeuttinen vaste, odotetaan pääsevän pian kliinisiin kokeisiin. Innovaatio liittyy EU:n 1,3 miljardin euron hankkeeseen Ihmisen aivo-projekti parantaa neurotieteen laskennan ja aivolääketieteen alaa odottaen kehitettävän lisää käyttäytymiseen vaikuttavia implantoitavia laitteita.
Grafeenioksidi ja ihmiskeho
Grafeenioksidia voi tahattomasti päästä elimistöön hengitettynä, ihokosketuksen kautta ja nieltynä, koska se voi liueta moniin liuottimiin. Myrkylliset vaikutukset GO:n jakautuminen riippuu useista muuttujista, mukaan lukien antoreitti, joka vaikuttaa sen jakautumiseen elimistössä, annos, synteesimenetelmä, tuotantoprosessista peräisin olevat epäpuhtaudet sekä sen koko ja fysikaalis-kemialliset ominaisuudet, kuten hapettumisaste.
GO:lla on korkea proteiineja, mineraaleja ja vasta-aineita adsorptiokyky ihmiskehossa, mikä muuttaa GO:n rakenteen ja muodon biokoronaksi, joka voi vuorovaikuttaa muiden biomolekyylien ja fysiologisten prosessien kanssa. Bioyhteensopivuuden eron ehdotettiin johtuvan niiden pinnoille muodostuneiden proteiinikoronojen erilaisista koostumuksista, jotka määräävät niiden soluvuorovaikutuksen ja tulehdusta edistävät vaikutukset.
Monet ristiriitaiset tulokset myrkyttömyystilasta mahdollisiin pitkäaikaisiin vakaviin vaurioihin, jotka riippuvat fysikaalis-kemiallisista ominaisuuksista ja valituista koeolosuhteista, edellyttävät parempaa ymmärrystä sen toksikokinetiikasta ja mekanismeista, jotka liittyvät sekä akuuttiin että pitkäaikaiseen altistumiseen.
Myös sen käyttäytyminen biologisiin esteisiin, kuten ihoon, veri-aivoesteeseen ja istukan esteeseen, voi vaihdella. GO:n sisäinen ja solunulkoinen hajoaminen tapahtuu pääasiassa makrofagien (immuunisolujen) kautta eri elimissä. Keuhkot, sydän, maksa, perna ja suolisto ovat elimiä, joissa GO:ta esiintyy. Tässä yhteydessä on tärkeää ymmärtää mahdolliset riskit, jotka liittyvät biologiseen pysyvyyteen kehossa ja sen vaikutuksiin solukalvojen eheyteen, aineenvaihduntaprosesseihin ja organismien morfologiaan. GO:n tuotantotapa on avainasemassa sen mahdollisten vaikutusten kannalta biologisiin järjestelmiin, biodistribuutioon ja erittymiseen ihmiskehossa.
Grafeenioksidi ja ympäristö
Grafeenin muodosta riippumatta a suuri määrä tutkimuksia ovat osoittaneet, että grafeeni vaikuttaa in vivo moniin eläviin organismeihin, mukaan lukien prokaryootit, bakteerit, virukset, kasvit, mikro- ja makroselkärangattomat, nisäkkäät, ihmissolut ja kokonaiset eläimet. Suuri osa saatavilla olevasta nykykirjallisuudesta osoittaa, että grafeenipohjaiset nanomateriaalit ovat sytotoksisia.
Vaikka niiden sytotoksisuuden mekanismia ei ole vielä selvitetty, oksidatiivinen stressi, solujen läpäisy ja tulehdus ovat olleet laajimmin tunnettuja mekanismeja grafeenipohjaisten nanomateriaalien myrkyllisisyydelle vesieliöissä. Valitettavasti tiedossa on edelleen valtava aukko niiden vaikutuksista elinten toimintaan, aineenvaihduntaan ja käyttäytymiseen.
Yksi terveys
Nyt kun pandemia on ohi, pyrimme Yksi terveys on noussut prioriteetiksi, ja siinä keskitytään valvontaan, rokotteisiin ja lääkekehitykseen uuden teknologian avulla. Asiantuntijat ja poliitikot ovat kuitenkin haluttomia valtavaan kasvuun tartuntavaaraa grafeenista johdetuilla tuotteilla, joita on vapautunut ympäristöön pandemian aikana kahden viime vuoden aikana.
Koska GO-jäätelöä voidaan helposti kuljettaa vaarallisesta jätteestä ilmateitse ja vedellä, GO-jäätelön aiheuttaman saastumisen mahdollista kielteistä vaikutusta kaikkiin eläviin olentoihin ei tunneta eikä sitä voida sulkea pois. GO-jäätelön tehostavia vaikutuksia bisfenoli A:n hormonitoimintaa häiritseviin ominaisuuksiin on havaittu aikuinen mies seeprakala. GO:n terävät reunat, jotka voivat lävistää solukalvoja, saattavat helpottaa mikromuovien ja muiden tuntemattomien aineiden tunkeutumista eliöihin.
Uusia sairauksia voi kehittyä häiritsemällä maailmanlaajuista haurasta tasapainoista ekosysteemiä, joka on välttämätön terveydelle ja kaikelle elämälle maapallolla. Tämä kansanterveysriski kasvaa päivä päivältä aliravitsemuksen jyrkän lisääntymisen vuoksi. lockdowns heikentymisen hyvin toimiva immuunijärjestelmä ja kyky hajottaa tai detoksifioida grafeenista peräisin olevia tuotteita.
Todisteisiin perustuva tutkimus ja eettisiä päätöksiä on oltava vallitsevampaa kuin älyllinen nopeutettu kehitys alkuperätavaroista johdettujen tuotteiden tuotanto ja markkinoille saattaminen. Ensisijaisena tavoitteena tulisi olla keskittyminen tapoihin parantaa riittävän ja hyvän ravinnon saatavuutta, estää riittämättömästi testattujen tuotteiden markkinoille saattaminen ja palauttaa luottamus kansanterveyteen.
Tulla mukaan keskusteluun:
Julkaistu nimellä Creative Commons Attribution 4.0 - kansainvälinen lisenssi
Uusintapainoksia varten aseta kanoninen linkki takaisin alkuperäiseen. Brownstonen instituutti Artikkeli ja kirjoittaja.
