Grafeen on süsinikust koosnev kahemõõtmeline (umbes ühe aatomi paksune) nanomaterjal, mis koosneb ühest tihedalt paigutatud süsiniku aatomite kihist. Tema kõrge mehaaniline tugevus ja märkimisväärsed elektrilised ja soojusomadused muudavad grafeeni sobivaks paljudeks uuteks rakendusteks elektroonika, bioloogiliste, keemiliste ja magnetiliste sensorite, fotodetektorite ning energia salvestamise ja tootmise valdkonnas.
Kas teadsid?
Grafeeni potentsiaalsete rakenduste tõttu eeldatakse, et selle tootmine suureneb lähiaastatel märkimisväärselt, kuid arvestades selle vähest turuletoomist ja piiranguid selle mõju analüüsimisel, ei ole praegu veel palju teavet grafeeni nanomaterjalide kontsentratsiooni kohta ökosüsteemides.
Nüüd on teada, et grafeenoksiid võib teatud tingimustel nagu trooja hobune transportida orgaanilisi saasteaineid kaladesse. Hispaania Baskimaa ülikooli (UPV/EHU) ja Prantsusmaa Bordeaux' ülikooli CBETi uurimisrühma teadlased on oma uuringus näidanud, et grafeenoksiidi nanomaterjalid üksi ja koos polütsükliliste aromaatsete süsivesinikega on kaladele potentsiaalselt toksilised, kuid kontsentratsioonis, mis ületab praegu eeldatavat keskkonnataset. Uuringus kasutatud tingimustes ei tuvastatud suurt toksilisust, kuid täheldati mõnede biomarkerite muutumist.
Võtke arvesse
Grafeeni pinnaomaduste tõttu võib grafeen veekeskkonda sattudes toimida veeorganismidele orgaaniliste saasteainete, näiteks polütsükliliste aromaatsete süsivesinike kandjana. Sellega seoses on CBET (Cell Biology in Environmental Toxicology) uurimisrühm hinnanud grafeenoksiidi võimet sorbeerida polütsüklilisi aromaatseid süsivesinikke ning grafeenoksiidi toksilisust üksi ja koos teatavate polütsükliliste aromaatsete süsivesinikega sebrakala embrüote ja täiskasvanud kalade puhul.
"Tulemused näitasid, et grafeenoksiid võib viia polütsüklilisi aromaatseid süsivesinikke sebrakalasse (omamoodi Trooja hobuse efekti kaudu) ja tekitada subletaalset kahju. Meie kasutatud tingimustel ei ole toksiline mõju olnud tohutu, ei kalad ega embrüod ei ole surnud, kuid mõnes biomarkeris oleme tuvastanud mõju, mis hoiatab meid," ütles UPV/EHU CBET-grupi doktor Amaia Orbea.
Ühest küljest on nad avastanud, et embrüotel võivad suurte kontsentratsioonide korral tekkida väärarengud, "mis tähendab, et pikema kokkupuute korral ja suuremate kontsentratsioonide korral on võimalik, et sündivad eluvõimetud loomad," selgitab Orbea. Teisest küljest on see uuring näidanud, et "pikaajaliselt, kolmenädalase kokkupuute korral, inhibeeriti kõigil töödeldud kaladel ensüüm atsetüülkoliinesteraas, mis aeglustab närvireziimi, nii et hoolimata sellest, et ei kasutatud väga kõrgeid kontsentratsioone, nägime, et kokkupuuteaja pikenedes hakkavad ilmnema neurotoksilised mõjud," märkis teadlane.
Pidage meeles
"Me oleme kasutanud konkreetseid kontsentratsioone ja ajavahemikke, kuid me ei tea, kuidas need kontsentratsioonid edaspidi looduses arenevad ja nende võimalik mõju seoses teiste saasteainetega. Tulemused on näidanud, et kontsentratsioonid, mis võivad praegu keskkonnas esineda, ei ole väga ohtlikud, kuid me peame olema ettevaatlikud: me ei tea, millist mõju võivad need madalad kontsentratsioonid avaldada pikemaajalisel kokkupuutel. Saadud tulemused on seotud meie katsetes kasutatud tingimustega. Tavaliselt ei leia me keskkonnas ainult grafeeni; koos grafeeniga on palju teisi saasteaineid, mis mõjutavad ka loomi... Me peaksime neid kõiki korraga arvesse võtma," hoiatab ta.
Käesolev uuring on osa doktorandi Ignacio Martínez Álvarez'i rahvusvahelisest kaasjuhendatud doktoritööst. Uurimistööd on rahastanud UPV/EHU, Amaia Orbea on UPV/EHU doktoritöö juhendaja ja Hélène Budzinski Bordeaux' ülikooli doktoritöö juhendaja. Uurimistöö on teostatud zooloogia ja loomarakkude bioloogia osakonnas ning eksperimentaalse merebioloogia ja biotehnoloogia uurimiskeskuses (Plentzia merejaam) koostöös Polymatiga.
Lõppmärkus
Uuring kannab pealkirja "Grafeenoksiidi nanomaterjalide omastamine ja mõju üksi ja koos polütsükliliste aromaatsete süsivesinikega sebrakalal". See on avaldatud akadeemilises ajakirjas Science of the Total Environment. (Allikas: UPV/EHU)