石墨烯產(chǎn)品性能檢測(cè)

這幾乎是不可避免的，任何一種新材料的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明往往因有限的測(cè)試或該領(lǐng)域研究人員的安全提醒，而滋生眾多謠言。因此，具有高強(qiáng)度、幾乎零厚度、光學(xué)、電學(xué)及光電性能優(yōu)異的神奇材料石墨烯同樣受到了嚴(yán)格的審查。一旦涉及到納米概念，石墨烯的安全問(wèn)題也就自然而然的被提了出來(lái)。

2004年英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的Andre Geim和KonstantinNovoselov發(fā)現(xiàn)可以?xún)H使用膠帶、玻璃片和鉛筆就可以撕下石墨烯以來(lái)，有關(guān)石墨烯的研究就成了焦點(diǎn)。這種材料是碳的獨(dú)立的原子單層結(jié)構(gòu)，其碳排列類(lèi)似于石墨的六邊形圖案，就像是雞籠柵欄。石墨烯透明、柔性、強(qiáng)度高，已被用于制作快速晶體管。

但是，石墨烯的特殊本質(zhì)可能會(huì)引起關(guān)注：薄且質(zhì)輕，但眾所周知致密且難以治療的顆粒對(duì)我們的健康具有令人擔(dān)憂的不利影響，尤其是呼吸了這種顆粒。負(fù)面新聞報(bào)道中經(jīng)常提及到石棉肺及其引起的惡性間皮瘤、或者暴露于硅塵引起的硅塵病和煤塵引起的塵肺病。

當(dāng)然，我們必須謹(jǐn)慎對(duì)待新型材料的釋放，特別是那些原子和分子性質(zhì)不太明顯，但體相性質(zhì)迥然不同的納米材料。在這個(gè)規(guī)模上，可能出現(xiàn)的基于體相或分子性質(zhì)現(xiàn)象或許無(wú)法預(yù)測(cè)。

Ken Donaldson是愛(ài)丁堡大學(xué)的一名呼吸毒理學(xué)專(zhuān)家，他和同事首先對(duì)石墨烯，至少是這種材料的納米片提出了警告。無(wú)法想象如此微小的碳片材會(huì)在肺里轉(zhuǎn)移到多深，類(lèi)似與石棉纖維和煤塵。一旦發(fā)生，幾乎沒(méi)有移除或降解這種惰性顆粒的機(jī)制，它們將可能駐留在這些敏感的組織當(dāng)中，引發(fā)慢性炎癥或干擾正常細(xì)胞功能。

按照Donaldson的說(shuō)法，石墨烯配方分析片的問(wèn)題在于雖然供應(yīng)商對(duì)其標(biāo)記的尺寸有幾十微米，但這些片材好像要遠(yuǎn)小得多。通常我們的身體可以有效的過(guò)濾顆粒，但這些顆粒以這種方式運(yùn)行，使得他們可以滑過(guò)過(guò)濾器，一旦進(jìn)入體內(nèi)對(duì)于白細(xì)胞而言這又太大了而無(wú)法吞噬。

Donaldson等人在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)旗下《ACSNano》期刊上發(fā)表論文，采用了一種咽部吸氣模型來(lái)證明石墨烯納米片確實(shí)是“可吸入的，并因此可能隨吸入物沉積在纖毛呼吸道”。體外試驗(yàn)也表明，這些顆粒引發(fā)肺部炎癥，且能在胸腔發(fā)現(xiàn)這些顆粒。有趣的是，免疫反應(yīng)沒(méi)看到這些納米顆粒狀的炭黑。

2011年初，Sanchez等人發(fā)表了關(guān)于石墨烯毒性研究的綜述性文章。他們認(rèn)為：“這類(lèi)材料的層數(shù)、橫向尺寸、剛度、疏水性、表面功能化、劑量的不同都會(huì)影響其生物反應(yīng)。”他們還指出，石墨烯可能在靶細(xì)胞中產(chǎn)生活性氧，或干擾脂類(lèi)膜，因?yàn)槠渚哂袠O高的疏水性表面。

此外，他們認(rèn)為與石棉和煤塵或其他光滑、連續(xù)、可進(jìn)入人體的生物持久性顆粒一樣，石墨烯有可能會(huì)促發(fā)腫瘤生長(zhǎng)。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)還強(qiáng)調(diào)：“完整的材料表征和機(jī)理性毒理學(xué)研究是石墨烯材料安全設(shè)計(jì)和生產(chǎn)必不可少的，以最小的環(huán)境健康和安全風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化生物應(yīng)用。” Donaldson的研究為我們做這樣的表征提供了更進(jìn)一步的方法。Edinburgh課題組總結(jié)說(shuō)：“我們的數(shù)據(jù)表明，納米片提出了新型的納米危險(xiǎn)以及納米顆粒毒理學(xué)的結(jié)構(gòu)-毒性關(guān)系。”

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芝加哥大學(xué)風(fēng)險(xiǎn)科學(xué)中心（Risk Science Center at the University ofMichigan）主任Andrew Maynard并不完全相信這是一個(gè)問(wèn)題。“Donaldson的研究確實(shí)證明了石墨烯納米片一旦被吸入肺部，或滲透到肺周?chē)鷧^(qū)域可能引起的健康風(fēng)險(xiǎn)。但這是一個(gè)假設(shè)。”他這樣告訴《材料今日》（Materials Today）。咽部吸入顆粒物——或片層物質(zhì)——到充滿液滴的肺部，液滴決定這些材料沉積在何處。“早期的實(shí)驗(yàn)假設(shè)材料進(jìn)入肺部，再看可能會(huì)發(fā)生什么。”Maynard補(bǔ)充說(shuō)，“但沒(méi)有提供暴露發(fā)生的合理性信息。”我們還不知道使用過(guò)程中石墨烯片是否會(huì)在空氣中傳播且以危險(xiǎn)方式吸入。“有關(guān)健康風(fēng)險(xiǎn)的問(wèn)題雖然很重要，但仍然只是揣測(cè)性的。”Maynard如是說(shuō)。