瑞士的一组研究人员在三维肺模型上次研究石墨烯和石墨烯类材料被人体吸入后的影响。
石墨烯被誉为未来的材料。然而到目前为止，人们对石墨烯是否以及如何影响我们的健康（如果它进入体内）知之甚少。来自瑞士联邦材料科学与技术实验室（Empa）和弗里堡的Adolphe Merkle研究所（AMI）的一组研究人员现已在三维肺模型上进行了首次研究，，以检查石墨烯和石墨烯类材料被人体吸入后的影响。
欧盟启动的石墨烯旗舰项目拥有10亿欧元的资金，是欧洲最大的研究计划。作为这一庞大项目的一部分，Empa的石墨烯项目因为探究潜在的材料健康方面对人体组织的影响，也在泛欧石墨烯研究的范围内发挥着关键作用。
这些研究现在已经产生了由瑞士国家科学基金会（SNSF）资助的另一个项目，该项目最近在Empa和AMI启动。它涉及使用细胞三维肺模型，借助于该模型，研究人员希望在尽可能真实的条件下找出石墨烯和石墨烯类材料对人肺可能产生的影响。这绝非易事，毕竟并非所有的石墨烯都是一样的。根据生产方法和加工过程、材料的各种形式出现，这反过来可以触发肺部的不同反应。
三维细胞培养物“吸入”颗粒
Empa和AMI的研究团队不久前在《Carbon》杂志上发表了他们的第一个成果。由于采用了三维肺模型，尽管没有对动物或人类进行任何测试，研究人员成功地模拟了血气屏障的实际情况以及石墨烯对肺组织的影响。这是一个代表肺泡的细胞模型。传统的体外试验只适用于一种细胞类型的细胞培养，而新建立的肺模型则有三种不同的细胞类型，它们模拟肺内的情况，即肺泡上皮细胞和两种免疫细胞-巨噬细胞和树突状细胞。
到目前为止，在体外试验中几乎忽略的另一个因素是与空气中的石墨烯颗粒的接触。通常，细胞在培养皿中的营养液中培养，并以这种形式暴露于诸如石墨烯的材料中。然而，实际上，即在肺屏障，这是一个完全不同的故事，人体通常通过呼吸与石墨烯颗粒接触。
换句话说，颗粒被吸入并直接接触肺组织。新的肺部模型的设计使得细胞位于气液界面的多孔滤膜上，研究人员借助喷雾器将石墨烯颗粒喷洒在肺细胞上，以尽可能接近地模拟体内的过程。因此，三维细胞培养物有效地“吸入”石墨烯粉尘。
没有发现急性损伤
这些使用三维肺模型的测试现在已经产生了第一个结果。研究人员能够证明，如果肺上皮细胞与氧化石墨烯（GO）或石墨烯纳米片（GNP）接触，则不会对肺造成急性损伤。这包括诸如突然的细胞死亡、氧化应激或炎症的反应。
为了追踪身体的慢性变化，SNSF项目将运行三年; 使用肺模型的长期研究是下一个议程。除了纯石墨烯颗粒外，Wick和他的团队还将肺细胞暴露于由复合材料制成的摩擦石墨烯颗粒，这些颗粒通常用于增强聚合物。
参考来源： 瑞士联邦材料科学与技术实验室（Empa） 智识咨询编译
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