瑞士的一組研究人員在三維肺模型上次研究石墨烯和石墨烯類材料被人體吸入後的影響。

石墨烯被譽為未來的材料。然而到目前為止，人們對石墨烯是否以及如何影響我們的健康（如果它進入體内）知之甚少。來自瑞士聯邦材料科學與技術實驗室（Empa）和弗裡堡的Adolphe Merkle研究所（AMI）的一組研究人員現已在三維肺模型上進行了首次研究，，以檢查石墨烯和石墨烯類材料被人體吸入後的影響。

歐盟啟動的石墨烯旗艦項目擁有10億歐元的資金，是歐洲最大的研究計劃。作為這一龐大項目的一部分，Empa的石墨烯項目因為探究潛在的材料健康方面對人體組織的影響，也在泛歐石墨烯研究的範圍内發揮着關鍵作用。

這些研究現在已經産生了由瑞士國家科學基金會（SNSF）資助的另一個項目，該項目最近在Empa和AMI啟動。它涉及使用細胞三維肺模型，借助于該模型，研究人員希望在盡可能真實的條件下找出石墨烯和石墨烯類材料對人肺可能産生的影響。這絕非易事，畢竟并非所有的石墨烯都是一樣的。根據生産方法和加工過程、材料的各種形式出現，這反過來可以觸發肺部的不同反應。

三維細胞培養物“吸入”顆粒

Empa和AMI的研究團隊不久前在《Carbon》雜志上發表了他們的第一個成果。由于采用了三維肺模型，盡管沒有對動物或人類進行任何測試，研究人員成功地模拟了血氣屏障的實際情況以及石墨烯對肺組織的影響。這是一個代表肺泡的細胞模型。傳統的體外試驗隻适用于一種細胞類型的細胞培養，而新建立的肺模型則有三種不同的細胞類型，它們模拟肺内的情況，即肺泡上皮細胞和兩種免疫細胞-巨噬細胞和樹突狀細胞。

到目前為止，在體外試驗中幾乎忽略的另一個因素是與空氣中的石墨烯顆粒的接觸。通常，細胞在培養皿中的營養液中培養，并以這種形式暴露于諸如石墨烯的材料中。然而，實際上，即在肺屏障，這是一個完全不同的故事，人體通常通過呼吸與石墨烯顆粒接觸。

換句話說，顆粒被吸入并直接接觸肺組織。新的肺部模型的設計使得細胞位于氣液界面的多孔濾膜上，研究人員借助噴霧器将石墨烯顆粒噴灑在肺細胞上，以盡可能接近地模拟體内的過程。因此，三維細胞培養物有效地“吸入”石墨烯粉塵。

沒有發現急性損傷

這些使用三維肺模型的測試現在已經産生了第一個結果。研究人員能夠證明，如果肺上皮細胞與氧化石墨烯（GO）或石墨烯納米片（GNP）接觸，則不會對肺造成急性損傷。這包括諸如突然的細胞死亡、氧化應激或炎症的反應。

為了追蹤身體的慢性變化，SNSF項目将運行三年; 使用肺模型的長期研究是下一個議程。除了純石墨烯顆粒外，Wick和他的團隊還将肺細胞暴露于由複合材料制成的摩擦石墨烯顆粒，這些顆粒通常用于增強聚合物。

參考來源： 瑞士聯邦材料科學與技術實驗室（Empa） 智識咨詢編譯

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