【权威解读】石墨烯对于人体健康和环境安全的影响

烯碳资讯 · 公众号 · · 2021-02-23 14:32

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石墨烯以及二维层状材料的诞生和发展对许多不同的领域产生了重要的影响，新的应用技术每天都在涌现，与所有不断进步的新技术一样，考虑其对于人体的安全性至关重要。

为此，石墨烯旗舰计划成立了专门的小组来研究这些新材料对我们的健康和周围环境的影响：健康与环境工作组。这个小组负责研究石墨烯和分层材料是否会对我们的健康和环境构成任何风险，以及如何减轻这些风险。他们发布了一篇全面的评论文章，报告了目前对石墨烯和分层材料安全性的研究结果。

皮肤

皮肤是人体与外部环境接触的第一界面，因此，皮肤是人们最容易接触到石墨烯和层状材料的途径。石墨烯旗舰的合作伙伴意大利里雅斯特大学、卡斯蒂利亚-拉曼查大学和西班牙CIC BiomaGUNE等机构的科学家与其他机构合作研究发现，少层石墨烯和氧化石墨烯（GO）对皮肤的潜在影响取决于它们的物理化学特性，如氧化状态和大小。但只有当皮肤长时间暴露在这些材料的高浓度环境下才会导致膜损伤。这意味着它们对皮肤细胞的毒性很低。

在另一项研究中，来自西班牙、意大利多个高校的专家组成的研究小组发现，当使用剥离法制备石墨烯和层状材料时，剥离助剂的选择会影响材料与皮肤的相互作用。研究还表明，当使用无刺激性的剥离助剂制备二维材料时，很短时间的接触后不会对皮肤造成刺激或损伤。

此外，为了进一步评估石墨烯材料与皮肤的相互作用，石墨烯旗舰团队还评估了石墨烯对皮肤角质细胞的影响。这些细胞是皮肤外层--表皮的主要组成部分，它们对皮肤的自动调节、维持屏障功能、控制水分流失、炎症反应等至关重要。

在接触石墨烯后，人体皮肤的角质细胞会释放出印引起炎症反应的因子，将引起皮肤的炎症反应。但科学家们进一步的研究表明，石墨烯暴露不会导致单核细胞的激活（单核细胞在血液中循环，是参与人体炎症反应的一种重要细胞）。但皮肤的炎症是一个复杂的过程，进一步的研究还在进行中。

肺部

该小组初步研究表明，人们在石墨烯制备环境中长期的职业暴露是安全的，但应避免吸入氧化石墨烯，这取决于其颗粒的大小。研究人员发现，通过鼻腔内灌注氧化石墨烯使肺部暴露于GO环境中可能会对肺部造成大小不同的不良影响。然而，纳米大小的GO颗粒被发现是安全的。

此外，石墨烯旗舰团队还模拟了慢性职业性肺部暴露于石墨烯和层状材料中的影响。将石墨烯反复暴露在人类支气管上皮组织中，科学家们发现，长期持续暴露在石墨烯中并没有引起明显的免疫反应。这些结果表明，人们长期暴露在有石墨烯的工作场所中可能是安全的。

环境模型

为了研究如果将氧化石墨烯释放到环境中的影响，来自法国国家科学研究中心的科学家研究了GO对水生生物的影响。在一些物种中观察到了毒性作用，但在其他物种中却没有观察到，而且细菌群落也发生了一些变化。

此外，研究人员的另一项研究表明，石墨烯和层状材料在实验室中可能会降低植物花粉的活力，但在活体生物中这些影响不太明显。

生物降解

生物降解是指材料在微生物、酶或其他生物活动的作用下自然发生的分解。材料的生物降解很重要，因为无法降解的物质累积会导致生态破坏和健康问题。

基于这些原因，石墨烯旗舰认为，研究石墨烯和层状材料的生物降解过程非常重要。石墨烯旗舰计划的多家机构的学者的一项研究表明，石墨烯本身可以被人类的酶生物降解。

他们研究了氧化石墨烯在斑马鱼体内的生物降解过程，以此作为人类胃肠道的模型。研究表明，摄入GO引起的炎症会随着时间的推移而消退，这支持了GO是一种可生物降解材料的观点。

展望

石墨烯旗舰计划正在推进我们对这些材料安全性的认识。随着石墨烯和层状材料以各种不同的形式进入市场--研究其健康和安全性从未如此重要。

健康与环境工作组负责人Maurizio Prato表示：多年来，我们已经了解到，石墨烯和层状材料可能会带来与其安全使用有关的重要问题。并非所有材料在结构和行为上都是相似的，这在研究它们与生物实体的相互作用时产生了巨大的问题。现在是时候应用我们的知识来构建设计安全的材料了。这是我们工作的目的，也是我们的使命。"

健康与环境工作组副组长Alberto Bianco解释道。"许多研究已经调查了石墨烯和层状材料如何影响我们的健康和周围的环境，但我们的知识仍然存在差距，需要在最终确定可靠的研究和工业标准之前解决。此外，石墨烯的安全使用还应该辅以其他二维和分层纳米材料的安全评估。"

2021纳米碳材料及石墨烯高级研修班

组织机构

中关村石墨烯产业联盟

时间地点

2021年3月27日-3月29日

北京

目的意义

1、深入学习纳米碳材料及石墨烯基础知识及前沿理论，提高专业深度；

2、提高实际生产中发现问题、解决问题的能力；

3、提升对石墨烯新产品开发、市场定位的决策力；

4、运用实践案例和课堂互动，结合生产实际情况成功运用所学知识；

5、帮助石墨烯企业及想进入石墨烯行业的企业合理规划战略目标及未来定位。

课程安排

大纲	课程主题及主要内容
基础篇	石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维等纳米碳材料组成、结构、性质对比
基础篇	石墨烯粉体、石墨烯薄膜、石墨烯纤维的制备、性质和应用
工艺篇	超细粉体研磨、分散、表面改性的机理、工艺及装备选择
应用篇	石墨烯的应用技术（锂电池、超级电容、导热膜、电加热、重防腐涂料、复合材料、柔性电子器件、传感器、大健康、生物医用材料）现状及进展
产业篇	中国石墨烯产业发展现状（材料制备、应用技术、各区域对比分析、存在问题）/初创企业（新材料）如何跨越死亡谷（公开讨论课）
产业篇	石墨烯检测、表征、认证及石墨烯相关标准

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