最近发表在《Small》杂志上的一篇评论强调,随着石墨烯及其衍生物在各行各业的应用不断扩大,有必要对其进行全面的安全评估。 作者认为,安全评估必须成为开发过程的核心组成部分,而不是事后的想法。
研究背景
石墨烯基材料具有高导电性、机械强度和大表面积等优异特性,因此在电子、能源和生物医学等多个领域引起了广泛关注。
然而,它们的纳米级尺寸和独特的表面化学性质在与生物系统相互作用时会带来潜在风险。随着这些材料进入消费和医疗应用领域,对其安全性进行评估成为当务之急。
现有研究揭示了石墨烯及其衍生物的一系列生物反应,凸显了它们与生物体相互作用的复杂性。这些研究结果表明,有必要进行严格的安全评估,以应对潜在风险。使问题更加复杂的是,由于缺乏标准化的测试协议,解释数据和制定监管准则变得十分困难。
本综述综述了有关石墨烯基材料的毒理学和生态毒理学效应的现有知识,以支持在保护人类健康和环境的同时做出知情决策。
关键研究
本综述重点介绍了几项重要研究,这些研究极大地促进了人们对石墨烯基材料安全性的了解。
其中一项研究以斑马鱼为模式生物,检测了氧化石墨烯 (GO) 的毒性。结果表明,接触 GO 会导致发育异常,从而引发了人们对其在生物医学应用中的潜在风险的担忧。
另一项重要研究的重点是 GO 对小鼠肺部的影响,结果表明,较大的 GO 片材比较小的片材会引发更严重的炎症反应。这一发现强调了在安全评估中考虑材料尺寸的重要性。综述还讨论了对人类细胞系进行的体外研究,这些研究表明,GO 可以引起细胞毒性效应,特别是在浓度较高的情况下。
这些研究共同说明了石墨烯与生物系统相互作用的复杂性,以及采用细致入微的方法进行安全评估的必要性。
结果与讨论
各种研究结果突出表明了生物对石墨烯基材料反应的差异性,毒性受尺寸、形状、表面化学和接触途径等因素的影响。某些形式的石墨烯显示出低毒性和良好的生物相容性,而其他形式的石墨烯则与不良反应有关,包括炎症、氧化应激和细胞毒性。研究表明,氧化应激和炎症反应是驱动这些毒理效应的关键机制。
了解石墨烯材料在生物系统中的生物分布至关重要,因为这些知识可以指导设计更安全的产品和应用。对标准化测试协议的需求显而易见,因为这些协议将有助于在各项研究中进行一致、可靠的安全性评估。此外,研究人员、监管机构和行业利益相关者之间的合作对于为负责任地使用石墨烯技术制定强有力的安全指南至关重要。
通过在石墨烯研究中培养责任文化,这项工作强调了科学进步绝不应以牺牲健康或环境标准为代价。
期刊参考
Fadeel B., et al. (2025). Safety assessment of graphene-based materials. Small. DOI: 10.1002/smll.202404570, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202404570