Исследование на людях показало, что вдыхание графена безопасно

Вдыхание сверхчистой формы «чудо-материала» графена не оказало каких-либо краткосрочных побочных эффектов на функцию легких и сердечно-сосудистой системы у небольшой группы здоровых добровольцев. Первое исследование на людях открывает двери для разработки нового метода целевой доставки лекарств для лечения таких заболеваний, как рак.

Основная цель разработки оптимизированной системы доставки лекарств — контролируемая доставка терапевтических агентов к больным тканям при минимальном побочном воздействии на здоровые ткани. Из-за своей химической и механической стабильности, гидрофильных свойств, большой площади поверхности и биосовместимости для этой цели был предложен оксид графена (GO, graphene oxide), окисленная форма «чудо-материала» графена.

Однако существуют ограниченные и противоречивые данные о том, безопасно ли использование GO для человека, в основном из-за множества различных источников материала и их заметной изменчивости в размерах и химических свойствах. Теперь первое исследование на людях, проведенное исследователями из Эдинбургского университета, Шотландия, показало, что вдыхание сверхчистого GO не вызывает никаких побочных эффектов.

«Наноматериалы, такие как графен, открывают большие перспективы, но мы должны убедиться, что они производятся безопасным способом, прежде чем их можно будет использовать более широко в нашей жизни», — сказал Марк Миллер, один из авторов исследования. «Возможность изучить безопасность этого уникального материала на людях-добровольцах — это огромный шаг вперед в нашем понимании того, как графен может влиять на организм. При тщательном проектировании мы можем безопасно извлечь максимальную пользу из нанотехнологий».

Исследователи синтезировали тонкие, высокоочищенные нанолисты GO, не содержащие металлов и эндотоксинов, в двух вариантах: малые GO (s-GO) и сверхмалые GO (us-GO). Затем нанолисты распыляли для ингаляции через маску. Четырнадцать здоровых добровольцев вдыхали либо одну дозу GO, либо фильтрованный воздух в течение двух часов, периодически ездя на велосипеде, чтобы стандартизировать частоту дыхания между людьми. Несколько недель спустя участники вернулись в клинику для повторного контролируемого воздействия GO другого размера или чистого воздуха для сравнения.

Исследователи обнаружили, что вдыхание GO не вызывало каких-либо острых побочных эффектов на функцию легких или сердечно-сосудистой системы участников или системное воспаление.

«Умеренное увеличение» тромбогенности, склонности материала вызывать свертывание крови при контакте с кровью, наблюдалось в модели сосудистого повреждения ex vivo, что подчеркивает необходимость дальнейших исследований для более полной оценки действия вдыхаемых веществ.

Исследователи признают ограничения исследования, а именно то, что число участников было небольшим и что они протестировали только одну дозу GO. Возможно, количество участников было недостаточным, чтобы обнаружить более «тонкие» эффекты вдыхания GO, или что более высокие концентрации или более длительная продолжительность воздействия могли вызвать эффекты, которые не были очевидны в текущем исследовании.

Это первое в истории контролируемое исследование с участием здоровых людей, демонстрирующее, что очень чистые формы оксида графена – с определенным распределением размеров и характером поверхности – могут быть дополнительно разработаны таким образом, чтобы минимизировать риск для здоровья человека.

Нам потребовалось более 10 лет, чтобы накопить знания для проведения этого исследования с точки зрения материаловедения и биологии, а также с точки зрения клинического потенциала для безопасного проведения таких контролируемых исследований, объединив ведущих мировых экспертов в области это поле.

Профессор Костас Костарелос
Манчестерский университет и Каталонский институт нанонауки и нанотехнологий (ICN2) в Барселоне

Тем не менее, по их словам, исследование представляет собой большой шаг на пути к комплексной оценке риска использования GO в биомедицинской сфере.

«Это первое в истории контролируемое исследование с участием здоровых людей, демонстрирующее, что очень чистые формы оксида графена – с определенным распределением размеров и характером поверхности – могут быть дополнительно разработаны таким образом, чтобы минимизировать риск для здоровья человека», – говорят ученые.

Однако исследование поднимает серьезный вопрос: осуществимость подобных открытий. Чтобы реализовать преимущества графена и GO, необходимо производить их в огромных количествах по низкой цене. До сих пор массовое производство с низкой себестоимостью остается далекой мечтой.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.