Die biologische Wirkung von Graphen und Graphen-verwandten Materialien ist abhängig von ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften. Auch die Art der Beschichtung entscheidet über dessen biologische Wirkung maßgeblich mit.

 

Zur Art und Höhe der Exposition von Mensch und Umwelt durch Graphen und Graphen-verwandte Materialien liegen zurzeit keine Daten vor. Ob und ggf. wie giftig Graphen und Graphen-ähnliche Verbindungen sind, muss noch geklärt werden.

 

Graphen vs Stahl ©hainichfoto / fotolia.comOft wird der Begriff Graphen in der wissenschaftlichen Literatur für eine Vielzahl von Graphen-ähnlichen Substanzen verwendet, die sich jedoch in ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften und ihrer biologischen Aktivität von Graphen unterscheiden. Daraus resultiert eine gewisse Uneinigkeit in Bezug auf die biologischen Effekte von Graphen mit zum Teil widersprüchlichen Aussagen. Graphen-verwandte Materialien sind in vielen verschiedenen Ausdehnungen, Formen und chemischen Modifikationen verfügbar. Zum Beispiel kann die Anzahl der Schichten, aus denen ein Graphen-verwandtes Material besteht, von einer Einzelschicht (Graphen) bis zu einem Vielschicht-System wie in Graphit reichen. Zudem können Graphen-verwandte Materialien auf sehr unterschiedliche Weise hergestellt werden. Die Herstellungsmethode und die verwendeten Ausgangsstoffe, sowie mögliche chemische und biologische Verunreinigungen, können ebenso einen starken Einfluss auf die biologische Aktivität haben. In wie weit diese einzelnen Parameter das toxikologische Profil beeinflussen, ist zurzeit Gegenstand der Untersuchungen.

 

Als Basis zur Ermittlung eines eindeutigen toxikologischen Profils von Graphen und Graphen-verwandten Materialien ist die Entwicklung einer einheitlichen Nomenklatur und eines Klassifizierungssystems zwingend notwendig. Ein Vorschlag für die Nomenklatur dieser Materialien wurde kürzlich präsentiert [1]. Basierend auf diesem Entwurf wurden Konzepte zur Klassifizierung der Graphen-verwandten Materialien anhand der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Materialien für biomedizinische Anwendungen [2] und die Nanosicherheitsforschung [3] entwickelt.

 

Neben Graphen und den geläufigeren Graphen-verwandten Materialien wie Graphit, Graphenoxid, und Graphitoxid wurde mittlerweile eine Vielzahl weiterer Graphen-Derivate und andere 2D-Materialien hergestellt [4], deren biologische Aktivität bisher noch unbekannt ist.

 

Literatur arrow down

  1. Bianco, A et al. (2013), Carbon, 65:1-6
  2. Kostarelos, K & Novoselov, KS (2014), Science, 344(6181): 261-263
  3. Wick, P et al. (2014), Angew Chem Int Ed, 53(30): 7714-7718
  4. Inagaki, M & Kang, F (2014), J Mat Chem A, 2(33): 13193-13206

 

 

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