布朗大学的一项新研究显示，石墨烯微片对人体细胞的毒性可能比以前认为的要大得多。这项新的研究发现，石墨烯片的锋利边缘可以轻易刺穿细胞膜，然后刺穿膜后，将其拉入细胞，从而破坏正常的细胞功能。
“纳米级的粗糙边缘：一块石墨烯的底角穿透细胞膜。机械性能-粗糙的边缘，尖角-会使石墨烯对人体细胞具有危险。比例尺代表两微米。”凯恩实验室/布朗大学
研究人员认为，他们的工作应促使人们进一步研究石墨烯可能对人类/动物健康的影响，并可能导致开发将潜在毒性最小化的方法。
布朗病理学和实验室医学系主任，研究作者阿格尼斯·凯恩说：“从根本上讲，我们希望了解这些材料与细胞如何相互作用的特征。”“如果有某些功能导致其毒性，那么工程师可以将其设计出来。”
对于那些不知道的人来说，石墨烯本质上只是一个碳原子，只有一个原子能想到，但是它具有令人难以置信的许多独特的电子，机械和光子特性，并且具有不可思议的强度。由于它是相对较新的发现（大约十年前），因此仍然有很多未知的地方。但是，尽管有许多未知数，但人们对该材料仍然有很多兴趣，特别是在电子，太阳能，电池，医疗设备等方面。这种材料的商业应用预计仅占少数。年假-因此，最好了解任何潜在的毒性。在进行这项新研究之前，对于石墨烯对人体的影响还没有真正的了解，无论是通过产品的正常磨损或工作环境（例如在产品制造过程中）进行暴露。包含材料。该研究的作者之一，工程学教授罗伯特·赫特（Robert Hurt）表示：“这些材料可能无意中被吸入，或者可能被故意注射或植入，作为新生物医学技术的组成部分。”“因此，我们想了解它们一旦进入体内后如何与细胞相互作用。”
布朗大学进一步解释了这项研究：
凯恩（Kane）生物学小组的初步研究表明，石墨烯片确实可以进入细胞，但目前尚不清楚它们是如何到达细胞的。工程学教授高华建试图使用功能强大的计算机仿真来解释这些结果，但他遇到了一个问题。他的模型在分子水平上模拟了石墨烯和细胞膜之间的相互作用，表明微片刺穿细胞非常罕见。即使薄片先撞到边缘，薄片切割膜所需的能量屏障也太高了。
问题出在那是那些最初的模拟假设了一块完美的正方形石墨烯。实际上，石墨烯片很少如此原始。当石墨烯被剥落或从较厚的大块石墨上剥落时，这些薄片会以奇怪形状的薄片状脱落，并带有锯齿状的突起，称为粗糙。当高（Gao）重新进行包含粗糙物的模拟时，这些床单能够更轻松地刺穿膜。
病理学和实验室医学助理教授Annette von dem Bussche能够通过实验验证该模型。她将人的肺，皮肤和免疫细胞以及石墨烯微片放在了培养皿中。电子显微镜图像证实，石墨烯从粗糙的边缘和角落开始进入细胞。实验表明，甚至最大10微米的相当大的石墨烯片也可以被电池完全内化。
凯恩说：“工程师和材料科学家可以详细分析和描述这些材料。”“这使我们能够更好地解释这些材料的生物影响。这真是一次很棒的合作。”
现在，研究人员正计划通过进一步详细研究这一生物学行为，从生物学角度来讲，当石墨烯片层最终进入人体细胞时会发生什么。凯恩指出，尽管如此，他们已经完成的工作为了解石墨烯的潜在毒性提供了重要的第一步。
她解释说：“这是关于纳米材料的安全设计。”“它们是人造材料，因此我们应该能够变得聪明并使其更安全。”
这项新研究刚刚于7月9日在美国国家科学院院刊上发表。
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