IFM_201506 całość 150 dpi - page 53

Inżynier i Fizyk Medyczny 6/2015 vol. 4
355
technologie
/
technologies
artykuł naukowy
/
scientific paper
elektryczne niż duże arkusze grafenu, co może być podstawą do
opracowania wysokoczułych i selektywnych tranzystorów po-
lowych do detekcji cząsteczek DNA zmienionych patologicznie
komórek [17]. Hong i wsp. odnieśli sukces, używając elektrody
pokrytej grafenem do diagnostyki ostrej białaczki szpikowej
i raka nerki [18]. Istnieje wiele dowodów naukowych na to, że
biosensory na bazie grafenu cechują się wysoką funkcjonalno-
ścią i mogą mieć szerokie zastosowanie medyczne. Zhou i wsp.
wykazali przydatność grafenu do wykrywania nadtlenku wodo-
ru (H
2
O
2
) jako produktu enzymatycznej oksydazy [19]. Alwarap-
pan i wsp. zwrócili uwagę na skuteczność zastosowania grafe-
nu jako czynnika różnicującego dopaminę od serotoniny [20].
Zhang i wsp. opracowali czujnik z grafenem do nieinwazyjnego
pomiaru stężenia glukozy w płynach ustrojowych [21]. Powyższe
przykłady to tylko niewielki fragment szerokiej literatury w za-
kresie przedmiotu, co daje nadzieję, że biosensory grafenu znaj-
dą swoje miejsce w praktyce klinicznej.
Grafen w nowoczesnej terapii
Nanorurki z grafenu mogą również zostać zastosowane jako no-
śniki leków stosowanych w leczeniu nowotworów, np. glejaka.
Przewagą terapii celowanej z wykorzystaniem nanorurki grafe-
nowej jest optymalna selektywność i odpowiednio długi czas
uwalniania farmaceutyku [22].
Grafen znalazł także zastosowanie w terapii genowej. Polega
ona na wprowadzeniu do komórki fragmentów DNA przy uży-
ciu tzw. wektorów. Idealnie wektor dostarczający gen powinien
chronić kwas nukleinowy przed degradacją przez enzym nukle-
azy. Grafen został przebadany pod kątem możliwości wprowa-
dzenia genów do komórek. Udowodniono jego silne powino-
wactwo do pojedynczej nici DNA i RNA [23].
Grafen stosowany jest także w terapii fotodynamicznej jako
nośnik tzw. fotouczulaczy, których zadaniem jest przekazanie
energii do patologicznej masy guza – wytwarzanie ciepła –tera-
pia fototermiczna PTT (
Photothermal Therapy
, PTT) lub wytwa-
rzanie reaktywnych form tlenu – terapia fotodynamiczna PDT
(
Photodynamic Therapy
, PDT) [23]. Wyniki badań Li i wsp. są obie-
cujące w zakresie zastosowania fototerapii w leczeniu choroby
Alzhaimera, w którym dysocjacja włókien amyloidu-β została
ułatwiona po zastosowaniu tlenku grafenu [24].
Bezpieczeństwo stosowania grafenu
w rozwiązaniach biomedycznych
Wielokierunkowe ścieżki zastosowania grafenu w medycynie
rodzą pytanie o bezpieczeństwo pacjenta i personelu ochrony
zdrowia oraz pracowników laboratoriów badawczych i linii tech-
nologicznych wytwarzających środki i materiały na potrzeby dia-
gnostyki i leczenia. Nanomateriały mogą przedostawać się do
organizmu człowieka drogą inhalacyjną, pokarmową oraz przez
skórę. Największe zagrożenie w przypadku nanomateriałów sta-
nowi aspiracja do płuc, gdyż przenikają one przez błonę komór-
kową nabłonka dróg oddechowych [25]. Dodatkowo, w kilku ba-
daniach na zwierzętach wykazano, że tlenek grafenu po iniekcji
dożylnej może odkładać się w tkance płucnej, prowadząc do pro-
cesu zapalnego [26, 27]. Również w pracy zespołu badaczy pod
kierunkiem L. Horváth dowiedziono cytotoksyczności grafenu
w stosunku do makrofagów oraz komórek nabłonka naczyń płu-
cnych [28]. W najbliższych latach kwestią kluczową badań inży-
nierii biomateriałów będzie odpowiedź na pytanie, czy uda się
tak połączyć grafen z różnymi pierwiastkami chemicznymi, aby
zachować jego funkcjonalność przy redukcji toksyczności.
Podsumowanie
Grafen to ekscytujący materiał. Jest alotropową odmianą węgla
o doskonałych właściwościach fizykochemicznych, która posia-
da ogromny potencjał do zastosowań medycznych (rys. 1). Opra-
cowanie na bazie grafenu nanomateriałów biomedycznych musi
iść w parze z oceną ewentualnych działań niepożądanych.
Literatura
1.
E.H.L. Falcao, F. Wudl:
Carbon allotropes: beyond graphite and
diamond
, J Chem Technol Biotechnol, 82(6), 2007, 524-531.
2.
M. Ludwik-Pardała:
Perspektywy wykorzystania surowców węglo-
wych w innowacjach technologicznych
, Research Reports Mining
and Environment, 4, 2011, 73-86.
3.
Y. Zhu, S. Murali, W. Cai, X. Li, J. W. Suk, J.R. Potts, R.S. Ruoff:
Graphene and graphene oxide: synthesis, properties, and applica-
tions
, Adv. Mater, 20, 2010, 1-19.
4.
B. Trauzettel:
Od grafitu do grafenu
, Post Fiz, 58(6), 2007,
250-256.
5.
M. Hebda, A. Łopata:
Grafen – materiał przyszłości
, Czasopismo
Techniczne Mechanika, 8-M(22), 2012, 45-54.
6.
S. Nadis:
Ig Nobel glory for levitating frogs and collapsing toilets
,
Nature, 407, 2000, 665.
7.
N. Piątek:
Nanorurki jako nośnik bizmutu
[online], [dostęp:
6.03.2015]. Dostępny w internecie:
-
skie.pl/ nanorurki-jako-nosnik-bizmutu>.
8.
S. Kanakia, J.D. Toussaint, S.M. Chowdhury, G. Lalwani, T.
Rys. 1
Obszary zastosowania grafenu w medycynie
1...,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52 54,55,56
Powered by FlippingBook