根據(jù)美國布朗大學(Brown University)研究人員的研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯(grapheme)──這種被譽為半來半導體材料的新寵──可能會破壞活細胞功能。如果布朗大學的毒性研究結(jié)果進一步經(jīng)過多方研究證實的話，石墨烯最終可能會像碳納米管一樣被歸類在有害物質(zhì)范圍。
“石墨烯比碳納米管更容易產(chǎn)生，而且在許多應(yīng)用中都能取代碳納米管，”布朗大學病理學和實驗室醫(yī)學系教授Agnes Kane表示。
石墨烯具有許多獨特的功能，但最重要的是它經(jīng)常是由天然礦物──石墨制造而來，其方式是經(jīng)由化學或機械剝離方式分離碳薄層，形成可能產(chǎn)生吸入暴露的干燥粉末。病理學家已經(jīng)針對碳納米管和其他有關(guān)的碳材料展開研究了，但是這是第一次針對2D納米材料進行毒性測試。
Agnes Kane所主導的布朗大學研究團隊在展開石墨烯的毒性研究后發(fā)現(xiàn)，就像碳納米管一樣，石墨烯的確會破壞活性細胞功能。為了找出其中的原因，Kane還邀請工程系教授高華健(Huajian Gao)加入這一研究團隊，以期為石墨烯材料與活性細胞的互動關(guān)系建立詳細的電腦模擬圖。
該研究團隊是在偶然間發(fā)現(xiàn)這樣的結(jié)果，因為他們一開始模擬石墨烯與活細胞間互動關(guān)系所顯示的結(jié)果是良性的。然而，Kane的生物小組經(jīng)由過去的毒性實驗結(jié)果已經(jīng)知道石墨碎片事實上會干擾到活細胞的正常功能。后來才發(fā)現(xiàn)，原來第一代模擬過于簡單，將石墨烯碎片建模為正方形，而現(xiàn)實世界中的石墨碎片邊緣鋒利邊角尖銳，可穿透細胞壁并吸附其余的碎片。經(jīng)過高華健教授修改模擬后成功為Kane的毒性實驗重新進行建模。
經(jīng)過修正模擬后發(fā)現(xiàn)了石墨烯將干擾細胞正常功能的機制，布朗大學病理學和實驗室醫(yī)學教授Annette von dem Bussche就能透過顯示細胞受干擾的詳細影像，重覆進行毒性實驗。后續(xù)的研究將針對人類的肺、皮膚與免疫細胞在培養(yǎng)皿中進行實驗，以確定石墨烯薄層是否會穿透活性細胞并且被吞噬。
所有令人感興趣的納米材料都具有獨特的性能，因此，盡管宣稱具有危險性但也不致于影響其材料應(yīng)用，而且也有許多有毒的材料仍成功地用于半導體制造中，例如鉛、汞與鎘等。事實上，布朗大學的研究人員們還針對多種納米材料進行毒性研究，以期作為開發(fā)更安全制造與處理方法的先決條件，以便在整個生命周期都能善加利用。
“納米材料最佳之處在于你可為其進行建構(gòu)，使其具有所需的特定性能。”Kanes說，“因此，我們可以透過計算建模的方式，為這些材料進行修改，使其毒性降低。”
石墨烯一直被視為一種具有發(fā)展前景的新式材料，可望取代矽晶用于未來的半導體中。
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