最近發(fā)表在《Small》雜志上的一篇評論強(qiáng)調(diào)，隨著石墨烯及其衍生物在各行各業(yè)的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，有必要對其進(jìn)行全面的安全評估。 作者認(rèn)為，安全評估必須成為開發(fā)過程的核心組成部分，而不是事后的想法。

研究背景

石墨烯基材料具有高導(dǎo)電性、機(jī)械強(qiáng)度和大表面積等優(yōu)異特性，因此在電子、能源和生物醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。

然而，它們的納米級尺寸和獨(dú)特的表面化學(xué)性質(zhì)在與生物系統(tǒng)相互作用時(shí)會帶來潛在風(fēng)險(xiǎn)。隨著這些材料進(jìn)入消費(fèi)和醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域，對其安全性進(jìn)行評估成為當(dāng)務(wù)之急。

現(xiàn)有研究揭示了石墨烯及其衍生物的一系列生物反應(yīng)，凸顯了它們與生物體相互作用的復(fù)雜性。這些研究結(jié)果表明，有必要進(jìn)行嚴(yán)格的安全評估，以應(yīng)對潛在風(fēng)險(xiǎn)。使問題更加復(fù)雜的是，由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的測試協(xié)議，解釋數(shù)據(jù)和制定監(jiān)管準(zhǔn)則變得十分困難。

本綜述綜述了有關(guān)石墨烯基材料的毒理學(xué)和生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)的現(xiàn)有知識，以支持在保護(hù)人類健康和環(huán)境的同時(shí)做出知情決策。

關(guān)鍵研究

本綜述重點(diǎn)介紹了幾項(xiàng)重要研究，這些研究極大地促進(jìn)了人們對石墨烯基材料安全性的了解。

其中一項(xiàng)研究以斑馬魚為模式生物，檢測了氧化石墨烯 (GO) 的毒性。結(jié)果表明，接觸 GO 會導(dǎo)致發(fā)育異常，從而引發(fā)了人們對其在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的潛在風(fēng)險(xiǎn)的擔(dān)憂。

另一項(xiàng)重要研究的重點(diǎn)是 GO 對小鼠肺部的影響，結(jié)果表明，較大的 GO 片材比較小的片材會引發(fā)更嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了在安全評估中考慮材料尺寸的重要性。綜述還討論了對人類細(xì)胞系進(jìn)行的體外研究，這些研究表明，GO 可以引起細(xì)胞毒性效應(yīng)，特別是在濃度較高的情況下。

這些研究共同說明了石墨烯與生物系統(tǒng)相互作用的復(fù)雜性，以及采用細(xì)致入微的方法進(jìn)行安全評估的必要性。

結(jié)果與討論

各種研究結(jié)果突出表明了生物對石墨烯基材料反應(yīng)的差異性，毒性受尺寸、形狀、表面化學(xué)和接觸途徑等因素的影響。某些形式的石墨烯顯示出低毒性和良好的生物相容性，而其他形式的石墨烯則與不良反應(yīng)有關(guān)，包括炎癥、氧化應(yīng)激和細(xì)胞毒性。研究表明，氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)是驅(qū)動這些毒理效應(yīng)的關(guān)鍵機(jī)制。

了解石墨烯材料在生物系統(tǒng)中的生物分布至關(guān)重要，因?yàn)檫@些知識可以指導(dǎo)設(shè)計(jì)更安全的產(chǎn)品和應(yīng)用。對標(biāo)準(zhǔn)化測試協(xié)議的需求顯而易見，因?yàn)檫@些協(xié)議將有助于在各項(xiàng)研究中進(jìn)行一致、可靠的安全性評估。此外，研究人員、監(jiān)管機(jī)構(gòu)和行業(yè)利益相關(guān)者之間的合作對于為負(fù)責(zé)任地使用石墨烯技術(shù)制定強(qiáng)有力的安全指南至關(guān)重要。

通過在石墨烯研究中培養(yǎng)責(zé)任文化，這項(xiàng)工作強(qiáng)調(diào)了科學(xué)進(jìn)步絕不應(yīng)以犧牲健康或環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)為代價(jià)。

期刊參考

Fadeel B., et al. (2025). Safety assessment of graphene-based materials. Small. DOI: 10.1002/smll.202404570, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202404570