A degradação do grafeno puro ocorre no corpo humano ao interagir com uma enzima natural encontrada no pulmão, anunciaram os parceiros Graphene Flagship; Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica (CNRS), Universidade de Estrasburgo, Instituto Karolinska e Universidade de Castilla–La Mancha (UCLM).
Produtos baseados em grafeno, incluindo dispositivos eletrônicos biomédicos flexíveis, estão sendo projetados para interface com o corpo humano dentro do carro-chefe do grafeno. Se o grafeno for usado para tais aplicações biomédicas, ele deve ser biodegradável e, portanto, ser expelido do corpo.
Para testar como o grafeno se comporta dentro do corpo, Alberto Bianco e sua equipe do CNRS, parceiro da Graphene Flagship, realizaram vários testes para determinar se e como o grafeno foi decomposto com a adição de uma enzima humana comum. A enzima, mieloperoxidase (MPO), é uma enzima peróxido liberada pelos neutrófilos, células encontradas nos pulmões que são responsáveis pela eliminação de corpos estranhos ou bactérias que entram no corpo. Se um corpo estranho ou bactéria for detectado dentro do corpo, os neutrófilos o cercam e secretam MPO, destruindo assim a ameaça. Trabalhos anteriores de parceiros da Graphene Flagship descobriram que o MPO biodegrada o óxido de grafeno. No entanto, a estrutura do grafeno não funcionalizado foi considerada mais resistente à degradação. Para testar isso, Bianco e sua equipe analisaram os efeitos do MPO, ex vivo, em duas formas de grafeno:
Bianco diz: “Usamos duas formas de grafeno – uma e poucas camadas, preparadas por dois métodos diferentes em água. Eles foram então retirados e colocados em contato com a mieloperoxidase na presença de peróxido de hidrogênio. Essa peroxidase foi capaz de degradar e oxidá-los. Isso não era realmente esperado, porque pensávamos que o grafeno não funcionalizado era mais resistente do que o óxido de grafeno.”
Rajendra Kurapati, primeiro autor do estudo, do CNRS, parceiro da Graphene Flagship, disse: “Os resultados enfatizam que o grafeno altamente dispersível pode ser degradado no corpo pela ação de neutrófilos. Isso abriria um novo caminho para o desenvolvimento de materiais à base de grafeno.”
O teste in vivo é a próxima etapa. Bengt Fadeel, professor do parceiro principal do Graphene, Karolinska Institute, diz: “Entender se o grafeno é biodegradável ou não é importante para aplicações biomédicas e outras deste material. O fato de as células do sistema imunológico serem capazes de lidar com o grafeno é muito promissor.”
O Prof. Maurizio Prato, líder do Work Package 4, disse: “A degradação enzimática do grafeno é um tema muito importante, porque, em princípio, o grafeno disperso na atmosfera pode produzir algum dano. Em vez disso, se houver microorganismos capazes de degradar o grafeno e materiais relacionados, a persistência desses materiais em nosso ambiente será fortemente diminuída. Esses tipos de estudos são necessários. O que também é necessário é investigar a natureza dos produtos de degradação. Uma vez que o grafeno é digerido por enzimas, pode produzir derivados nocivos. Nós precisamos conhecer a estrutura desses derivados e estudar seu impacto na saúde e no meio ambiente.”
O Prof. Andrea C. Ferrari, Diretor de Ciência e Tecnologia do Graphene Flagship e presidente de seu painel de gerenciamento, acrescentou: “O relatório de um caminho bem-sucedido para a biodegradação do grafeno é um passo muito importante para garantir o uso seguro deste material em aplicações. O carro-chefe do grafeno colocou a investigação dos efeitos do grafeno na saúde e no meio ambiente no centro de seu programa desde o início. Esses resultados fortalecem nosso roteiro de inovação e tecnologia.”