Gezichtsmaskers met grafeencoating: wonder van COVID-19 of een ander gezondheidsrisico?

Als een COVID-19 en Medisch apparaat onderzoeker, ik begrijp het belang van gezicht maskers om de verspreiding van het coronavirus te voorkomen. Dus ik ben geïntrigeerd dat sommige maskerfabrikanten zijn begonnen met het aanbrengen van grafeencoatings op hun gezichtsmaskers om het virus te inactiveren. Veel virussen, schimmels en bacteriën worden uitgeschakeld door grafeen in laboratoriumonderzoeken, waaronder katten coronavirus.

Omdat SARS CoV-2, het coronavirus dat COVID-19 veroorzaakt, dat wel kan overleven dagenlang op het buitenoppervlak van een gezichtsmaskerkunnen mensen die het masker aanraken en vervolgens in hun ogen, neus of mond wrijven, het risico lopen COVID-19 te krijgen. Deze fabrikanten lijken dus te redeneren dat grafeencoatings op hun herbruikbare en wegwerpmaskers wat antivirusbescherming zullen toevoegen. Maar in maart, de Provinciale overheid van Quebec verwijderde deze maskers van scholen en kinderdagverblijven nadat Health Canada, de nationale instantie voor volksgezondheid van Canada, had gewaarschuwd dat het inademen van grafeen kan leiden tot asbestachtige longschade.

Is deze stap gerechtvaardigd door de feiten, of een overdreven reactie? Om die vraag te beantwoorden, kan het helpen om meer te weten over wat grafeen is, hoe het microben doodt, waaronder het SARS-COV-2-virus, en wat wetenschappers tot nu toe weten over de mogelijke gezondheidseffecten van het inademen van grafeen.

Hoe beschadigt grafeen virussen, bacteriën en menselijke cellen?

Grafeen is dun maar sterk en geleidend tweedimensionale plaat van koolstofatomen. Er zijn drie manieren waarop het de verspreiding van microben kan helpen voorkomen:

• Microscopische grafeendeeltjes hebben Scherpe randen die virussen en cellen mechanisch beschadigen als ze er langs komen.
• Grafeen is negatief geladen met zeer mobiele elektronen die bepaalde virussen en cellen elektrostatisch vangen en inactiveren.
• Grafeen zorgt ervoor dat cellen zuurstofvrije radicalen genereren die ze kunnen beschadigen en schaadt hun cellulaire metabolisme.

Waarom grafeen mogelijk verband houdt met longbeschadiging

Onderzoekers hebben de mogelijke negatieve effecten van het inademen van microscopisch grafeen op zoogdieren bestudeerd. In een experiment uit 2016 muizen met grafeen in hun longen ervaren gelokaliseerde longweefselbeschadiging, ontsteking, vorming van granulomen (waarbij het lichaam het grafeen probeert af te weren) en aanhoudende longbeschadiging, vergelijkbaar met wat er gebeurt wanneer mensen asbest inademen. Een andere studie uit 2013 vond dat wanneer menselijke cellen waren gebonden aan grafeen, de cellen waren beschadigd.

Om menselijke longen na te bootsen, hebben wetenschappers biologische modellen ontwikkeld die zijn ontworpen om de impact na te bootsen van hooggeconcentreerd grafeen in aerosol – grafeen in de vorm van een fijne spray of suspensie in de lucht – op industriële arbeiders. Uit een van deze onderzoeken die in maart 2020 werd gepubliceerd, bleek dat a levensduur van industriële blootstelling grafeen veroorzaakte ontsteking en verzwakte de beschermende barrière van de gesimuleerde longen.

Het is belangrijk op te merken dat deze modellen geen perfecte opties zijn voor het bestuderen van de dramatisch lagere niveaus van grafeen die wordt ingeademd door een gezichtsmasker, maar onderzoekers hebben ze in het verleden gebruikt om meer te weten te komen over dit soort blootstellingen. Een studie uit 2016 wees uit dat a klein deel van vernevelde grafeennanodeeltjes zou door een gesimuleerde mond- en neuspassages kunnen bewegen en in de longen kunnen doordringen. Een studie uit 2018 wees uit dat een korte blootstelling aan een lagere hoeveelheid grafeen in de vorm van een aerosol niet opmerkelijk was schade aan de longcellen in een model.

Vanuit mijn perspectief als onderzoeker suggereren dit trio van bevindingen dat een klein beetje grafeen in de longen waarschijnlijk oké is, maar veel is gevaarlijk.

Hoewel het voor de hand lijkt te liggen om het inademen van grafeen te vergelijken met de bekende nadelen van het inademen van asbest, gedragen de twee stoffen zich op één belangrijke manier anders. Het natuurlijke systeem van het lichaam voor het verwijderen van vreemde deeltjes kan asbest niet verwijderen, daarom kan langdurige blootstelling aan asbest leiden tot kanker mesothelioom. Maar in studies met muis modellen Om de impact van hoge doses longblootstelling aan grafeen te meten, verwijdert het natuurlijke afvoersysteem van het lichaam het grafeen, hoewel het zeer langzaam gebeurt gedurende 30 tot 90 dagen.

De bevindingen van deze onderzoeken werpen licht op de mogelijke gezondheidseffecten van het inademen van microscopisch klein grafeen in kleine of grote doses. Deze modellen geven echter niet alles weer complexiteit van menselijke ervaringen. Dus de kracht van het bewijs over het voordeel van het dragen van een grafeenmasker of de schade van het inademen van microscopisch grafeen als gevolg van het dragen ervan, is erg zwak.

Geen duidelijk voordeel maar theoretisch risico

Grafeen is een intrigerende wetenschappelijke vooruitgang die de ondergang van COVID-19-virusdeeltjes op een gezichtsmasker kan versnellen. In ruil voor dit onbekende niveau van extra bescherming, bestaat er een theoretisch risico dat bij het ademen door een met grafeen gecoat masker grafeendeeltjes vrijkomen die door de andere filterlagen op het masker gaan en in de longen doordringen. Bij inademing kan het lichaam deze deeltjes niet snel genoeg verwijderen om longschade te voorkomen.

De gezondheidsafdeling in Quebec is voorzichtig. Kinderen lopen een zeer laag risico op COVID-19-sterfte of ziekenhuisopname, hoewel ze anderen kunnen infecteren, dus het theoretische risico van blootstelling aan grafeen is te groot. Volwassenen bij hoog onmiddellijk risico op schade door het oplopen van COVID-19 kan ervoor kiezen om in ruil voor deze potentiële voordelen een klein theoretisch risico van langdurige longschade door grafeen te aanvaarden.