Grafeen en mondmaskers: de gezondheidsrisico’s

Vooral voor grafeennanodeeltjes bestaan hoge verwachtingen vanwege de gunstige mechanische, thermische en elektrische eigenschappen. De 2D-vorm van grafeen wordt in draagbare sensors en implanteerbare instrumenten gebruikt. Grafeenoxide, de geoxideerde vorm van grafeen, heeft toepassingsmogelijkheden in de behandeling van kanker, medicijntoediening, het mogelijk maken om ultralage concentraties van een stof te kunnen meten, het uitbannen van micro-organismen en voor cellulaire beeldvorming. De hype die ontstaan is rondom grafeen heeft ervoor gezorgd dat grafeenbevattende producten snel tot de markt worden toegelaten terwijl betrouwbare en reproduceerbare gegevens over de cytotoxische en genotoxische eigenschappen ontbreken. Gedurende de pandemie werd bekend dat het grafeenoxide in mondkapjes en testen schadelijke effecten kunnen veroorzaken. Een toenemend aantal wetenschappers wil nader onderzoek naar de mogelijke schadelijke effecten voor mens en milieu.

In 2003 ontvingen de professoren dr. Geim en dr. Novoselov van de Universiteit van Manchester de Nobelprijs voor het isoleren van grafeen, het uit een laag bestaande C-atoom blad, dat zij door gebruik van Scotch plakband uit grafiet in potlood wisten te isoleren. Dit is het lichtste en dunste veelzijdige materiaal met transparante, geleidende en selectief doorlaatbare eigenschappen. De structuur van het materiaal wordt gevormd door C-atomen die in een honingraad (hexagonale) rasterwerk krachtig met elkaar verbonden zijn. Door de bijzondere kwaliteiten wordt het materiaal in veel verschillende disciplines gebruikt, variërend van elektronica tot de biomedische wetenschap. In 2013 startte de Europese Commissie onder het programma ‘Future and Emerging Technology' het Graphene Flagship project met een budget van één miljard euro voor tien jaar. Inmiddels zijn 170 academici en partners uit 22 verschillende landen betrokken en is er een goed gevulde portefeuille aan innovaties.

Een uitdaging blijft de productie van een groot volume grafeen van hoge kwaliteit (homogeen, zuiver en steriel) voor een betaalbare prijs om de innovaties voor dagelijkse toepassing te kunnen produceren. Ook is er nog verbetering nodig in de standaardisatie en validatie van testen om de toxiciteit betrouwbaar en reproduceerbaar te kunnen meten zodat de mogelijke risico’s bij verschillende vormen van grafeen gebruik vooraf bekend zijn. Binnen de EU gefabriceerde nanodeeltjes moeten voldoen aan de REACH regels alvorens producten kunnen worden geproduceerd en aan de markt kunnen worden vrijgegeven voor de verkoop. De toepassing van grafeen zal in de periode 2025-2030 zijn volle reikwijdte bereiken.

Grafeenoxide kan zich in verschillende oplosmiddelen begeven en onbedoeld het lichaam binnendringen door inademing, contact met de huid of via de spijsvertering. De toxische effecten van grafeenoxide zijn afhankelijk van verschillende factoren, zoals de route van toediening die de verspreiding in het lichaam beïnvloedt, de dosis, de synthesemethode, onzuiverheden vanuit het productieproces, grootte en de oxidatiegraad. In het lichaam kan grafeenoxide eiwitten, mineralen en antilichamen aan zich binden en de structuur van grafeenoxide veranderen naar een biocorona. Het biocorona kan afhankelijk van de samenstelling interactie aan gaan met cellen, biomoleculen, fysiologische processen beïnvloeden en ontstekingen bevorderen. De vele tegenstrijdige resultaten van geen toxiciteit tot mogelijk langdurige effecten vraagt om een beter begrip van de toxicokinetiek van grafeenoxide bij acute en chronische langdurige blootstelling.

De biocorona’s kunnen zich verschillend gedragen ten opzichte van huid, bloed-hersenbarrière en de placenta. Intra en extracellulaire afbraak van grafeenoxide vindt plaats door in de verschillende organen aanwezige macrofagen. Grafeenoxide is aangetroffen in de longen, het hart, de lever, de milt en de darmen. Vanuit deze context is het belangrijk om de risico’s van een langdurige aanwezigheid in het lichaam te begrijpen met mogelijke aantasting van de integriteit van het celmembraan, wijziging van metabolische processen en de morfologie van het organisme.

Onafhankelijk van de vorm van grafeen hebben een groot aantal studies aangetoond dat grafeenoxide levende organismen kan beïnvloeden waaronder bacteriën, virussen, planten, zoogdieren, humane cellen en dieren in vivo. Grafeenoxide kan cytotoxisch zijn. Helaas is nog weinig bekend over de effecten ervan op het functioneren van de organen, het metabolisme en het gedrag.

Nu de pandemie bijna voorbij is, wordt in toenemende mate prioriteit gegeven aan nieuwe technologische ontwikkelingen in de surveillance-, vaccin- en medicijnontwikkeling onder de paraplu van One Health. Ook aandacht voor luchtverontreiniging staat hoog op de agenda. Merkwaardig genoeg wordt door experts in de publieke gezondheid en politici geen aandacht geschonken aan de enorme berg afval met grafeenoxide bevattende producten die gedurende de pandemie in de omgeving terecht zijn gekomen. Vanuit de in de omgeving aanwezige mondkapjes kan het grafeenoxide zich via water of lucht gemakkelijk verplaatsen. De mogelijke effecten van grafeenoxideverontreiniging op alles wat leeft, is onbekend en kan niet uitgesloten worden. Een wetenschappelijke studie toonde dat grafeenoxide het problematische endocrien verstorend effect van bisfenol A kan versterken.

Door de scherpe randen van grafeenoxide kan het celmembranen beschadigen en het binnendringen van andere lichaamsvreemde stoffen zoals microplastics bevorderen. Het verstoren van een wereldwijd fragiel gebalanceerd ecosysteem, dat nodig is voor gezonde levens op aarde, kan tot nieuwe ziekten leiden. Veel mensen en kinderen kunnen ten gevolge van de lockdowns nauwelijks voorzien in voldoende en volwaardige voeding. Hierdoor verzwakt het immuunsysteem en neemt het vermogen om bijvoorbeeld grafeenoxide te detoxificeren af. Evidence based medicine en ethische besluitvorming behoren te prevaleren boven een intellectueel en geld gedreven snelle ontwikkeling van met grafeen nanodeeltjes ontwikkelde producten. De prioriteit voor One Health kan beter gericht zijn op het toegankelijk maken van kwalitatieve en voldoende voeding, het voorkomen van het vrijgeven van onvolledig op veiligheid en effectiviteit geteste producten en het herstel van vertrouwen in de publieke gezondheid. Dit zal minder kosten met zich meebrengen en het immuunsysteem versterken waardoor een betere gezondheid bereikt wordt. En daar wordt iedereen beter van.

Dit artikel is een Nederlandse versie van het Engelstalige artikel “The health risks of graphene”

Meer lezen?

Dr. Carla Peeters – Verwijder coronadashboard van radar, herstel het hart van de samenleving
“Het versterken van het immuunsysteem is veel effectiever in het voorkomen van infecties dan alle maatregelen”
Niet een virus, maar een verzwakt immuunsysteem is de grootste bedreiging voor de volksgezondheid
Waarom de mondkapjesplicht per direct afgeschaft moet worden