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Indagine sugli effetti tossici dei nanopori di grafene sulle cellule del cancro del polmone e sui tessuti biologici

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Sono state valutate le interazioni in-vitro/in-vivo dei nanopori di grafene (PNL); i risultati in vitro hanno mostrato che i GNP inducono l’apoptosi precoce nelle cellule tumorali.

Nei ratti, i PNL hanno causato tossicità subcronica alle dosi testate (5 e 15 mg/kg) ed è probabile che abbiano una bassa biodisponibilità nelle cellule tumorali polmonari e nei ratti.

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In quanto membro archetipico monostrato economico della famiglia del carbonio, il grafene ha innescato una nuova “corsa all’oro” nella nanotecnologia per ottenere proprietà uniche che non sono disponibili in molti materiali tradizionali.

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Grazie a queste caratteristiche uniche, i materiali correlati al grafene stanno trovando nuovi usi nella nanomedicina e nella biologia sintetica oltre alle loro diverse applicazioni in elettronica, optoelettronica, fotonica e pulizia ambientale.

L’aumento della produzione di nanostrutture di grafene e la maggiore probabilità di esposizione a queste sostanze in contesti ambientali e occupazionali hanno sollevato preoccupazioni per gli esiti negativi per la salute.

In particolare, è necessario valutare gli effetti biologici di questi materiali per garantire uno sviluppo sostenibile e privo di rischi del grafene per applicazioni diffuse.  Questo studio ha mostrato che i nanopori di grafene inducono l’apoptosi precoce nelle cellule di cancro del polmone sia SKMES-1 che A549.

Tuttavia, l’apoptosi tardiva è indotta solo a concentrazioni superiori a 250 μg/ml, suggerendo che, sebbene i GNP a concentrazioni inferiori inducano una sovraregolazione della fosfatidilserina sulla membrana della superficie cellulare (ovvero un evento apoptotico precoce), i nanopori di grafene non disintegrano significativamente la membrana cellulare.

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Lo studio ha anche dimostrato che i ratti iniettati per via intraperitoneale con nanopori di grafene hanno sofferto di tossicità subcronica in un periodo di 27 giorni quando testati a dosi singole e multiple di nanopori di grafene (5 e 15 mg/kg) come evidenziato dalla biochimica del sangue, indice organo-somatico, analisi delle funzioni degli enzimi epatici e renali, biomarcatori dello stress ossidativo ed esami istologici.

In sintesi, i risultati mostrano che è probabile che i PNL abbiano una bassa biodisponibilità nelle cellule e nei ratti del cancro del polmone SKMES-1 e A549. Tuttavia, ciò deve essere considerato nel contesto di una più ampia mancanza di conoscenza riguardo alla biodisponibilità, al destino e al comportamento di questo tipo di nuova struttura porosa del grafene nei sistemi naturali.

Pertanto, è necessario un regime di esposizione al PNL più a lungo termine, più rilevante per le conseguenze ambientali della vita reale, per determinare completamente le capacità di trasporto del PNL nei sistemi viventi.

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Il materiale è costituito da uno strato monoatomico di atomi di carbonio (avente cioè uno spessore equivalente alle dimensioni di un solo atomo). Ha la resistenza teorica del diamante e la flessibilità della plastica.

Come suggerisce la desinenza -ene del nome, gli atomi sono ibridati nella forma sp², e si dispongono quindi a formare esagoni con angoli di 120°. In presenza di imperfezioni (pentagoni o ettagoni invece degli esagoni), la struttura si deforma: con 12 pentagoni si ha un fullerene. La presenza di singoli pentagoni o ettagoni provoca invece increspature della superficie.

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Le scoperte sulle sue applicazioni (realizzazione di un transistor) conseguite nel 2004 hanno valso il premio Nobel per la fisica 2010 ai due fisici Andrej Gejm e Konstantin Novosëlov dell’Università di Manchester.

Nonostante i problemi iniziali nell’applicabilità del grafene a singolo strato, i due fisici hanno evoluto il materiale fino alla costruzione del cosiddetto grafene a doppio strato, che garantisce più resistenza e flessibilità di utilizzo.

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Fonte: ScienceDirect, Wikipedia.

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