I prodotti contenenti grafene sono sicuri per l’uomo e l’ambiente?

Il grafene è sicuro? Un team di ricercatori ha cercato di scoprirlo. ( Immagine: empa.ch )

I ricercatori affermano che il grafene è una delle sostanze più interessanti e versatili che abbiano mai visto. Le sue potenziali applicazioni potrebbero rivoluzionare molti settori dell'economia. Ma i prodotti contenenti grafene sono sicuri? In particolare, sono sicuri per l'uomo e l'ambiente?

I ricercatori dell'EMPA, insieme a molti altri colleghi europei, hanno studiato questa domanda in una revisione completa. EMPA sta per Eidgenssische Materialprfungs- und Forschungsanstalt (Laboratori federali svizzeri per la scienza e la tecnologia dei materiali).

Un materiale miracoloso ma il grafene è sicuro?

Il grafene è il materiale più sottile, leggero e resistente al mondo. È anche il miglior conduttore al mondo di calore ed elettricità. È un singolo strato di carboni puri in una disposizione a reticolo esagonale a nido d'ape.

Molti scienziati lo considerano il materiale miracoloso di domani. Non solo è forte, ma anche flessibile e trasparente. Può assumere diverse proprietà elettriche.

Tutte queste qualità rendono il grafene estremamente interessante per innumerevoli potenziali applicazioni. La Graphene Flagship, la più grande iniziativa di ricerca europea fino ad oggi, è dedicata a questo materiale.

Tuttavia, nonostante tutta l'eccitazione, dobbiamo tenere presto conto dei potenziali svantaggi del materiale. Storicamente, hanno la tendenza a lasciare le cose finché non è troppo tardi.

Ad esempio, amavamo l'amianto all'inizio del XX secolo per le sue straordinarie proprietà ignifughe. Lo abbiamo usato per produrre migliaia di prodotti diversi. Nel 1970, tuttavia, le autorità classificarono le fibre di amianto come cancerogene.

Domanda di punta del grafene: il grafene è sicuro?

Una domanda importante a cui il Graphene Flagship deve rispondere è È il grafene sicuro?. I ricercatori hanno svolto diversi studi nell'ambito del Flagship. I ricercatori dell'EMPA hanno studiato come l'ossido di grafene potrebbe influenzare la barriera placentare, i polmoni e il tratto gastrointestinale.

Un ampio team di ricercatori europei ha condotto uno studio completo sulla sicurezza del grafene. Hanno scritto del loro studio e delle loro scoperte sulla rivista ACS NANO (citazione sotto) .

Gli autori hanno fornito una panoramica di quando parti di materiali a base di grafene possono entrare nel corpo umano o nell'ambiente. In particolare, durante il ciclo di vita dei materiali, ovvero la produzione, l'uso, l'invecchiamento, lo smaltimento o il processo di riciclaggio.

La maggior parte degli studi che hanno valutato si sono concentrati sulla domanda: il grafene è sicuro per l'uomo? In altre parole, come i materiali a base di grafene interagiscono con il corpo umano. Questi studi includevano diversi modi in cui i materiali potevano entrare nel corpo. Potrebbero entrare attraverso, ad esempio, il contatto con la pelle, l'inalazione o l'ingestione.

Hanno anche esaminato gli studi incentrati sulla distribuzione del grafene e sull'interazione con i principali organi come il SNC, i polmoni, il sistema riproduttivo, il sistema cardiovascolare, la pelle, i polmoni e il sistema immunitario. CNS sta per sistema nervoso centrale.

Il grafene è sicuro? I risultati dello studio variano

Non tutti i risultati degli studi corrispondevano, hanno osservato gli autori. Tuttavia, ciò non era necessariamente dovuto al fatto che la qualità di alcuni studi era scarsa.

Peter Wick, capo dell'EMPA Particles-Biology Interactions Lab, ha dichiarato:

La sfida è che non tutto il grafene è uguale. I materiali a base di grafene possono essere costituiti da uno o più strati, la larghezza e la lunghezza dello strato possono variare e anche il rapporto tra atomi di carbonio e atomi di ossigeno può variare.

Diverse combinazioni di questi tre parametri spesso determinano proprietà del materiale completamente diverse. Inoltre, i loro effetti sull'ambiente e sugli esseri umani variano in modo significativo. Pertanto, è impossibile fare affermazioni semplici e generalmente valide.

Il dottor Wick ha detto:

Il nostro obiettivo è quindi quello di creare un modello dettagliato per una relazione tra struttura e determinate proprietà.

In un articolo sul sito web dell'EMPA, Karin Weinmann ha scritto:

Un'attenta caratterizzazione dei materiali studiati è quindi centrale. In futuro, algoritmi di autoapprendimento potrebbero aiutare a generare un modello dai dati per prevedere gli effetti biologici di una certa struttura del grafene.

Ci sono ancora lacune nelle nostre conoscenze

Per quanto riguarda la loro risposta alla domanda: il grafene è sicuro? Il dottor Wick ha spiegato:

Ci consideriamo qui come una sorta di aiuto al lancio per determinare la sicurezza di materiali e prodotti a base di grafene. Sebbene ci siano sempre più studi e quindi indicazioni su come i materiali a base di grafene influenzino i sistemi viventi, ci sono ancora lacune nelle nostre conoscenze.

Queste lacune devono essere colmate prima di poter fare una chiara previsione su come un materiale a base di grafene con determinate proprietà influenzerà i sistemi biologici.

Citazione

Valutazione della sicurezza dei materiali a base di grafene: focus sulla salute umana e l'ambiente, Bengt Fadeel, Cyrill Bussy, Sonia Merino, Ester Vzquez, Emmanuel Flahaut, Florence Mouchet, Lauris Evariste, Laury Gauthier, Antti J. Koivisto, Ulla Vogel, Cristina Martn , Lucia G. Delogu, Tina Buerki-Thurnherr, Peter Wick, Didier Beloin-Saint-Pierre, Roland Hischier, Marco Pelin, Fabio Candotto Carniel, Mauro Tretiach, Fabrizia Cesca, Fabio Benfenati, Denis Scaini, Laura Ballerini, Kostas Kostarelos, Maurizio Prato, Alberto Bianco. ACS NANO 2018, 12 (11), pagg. 1058210620. DOI: 10.1021/acsnano.8b04758.

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