Publikacje ACS. Najbardziej zaufany. Najczęściej cytowane. Najczęściej czytane
Safety Assessment of Graphene-Based Materials: Focus on Human Health and the Environment
CONTENT TYPES

Ocena bezpieczeństwa materiałów na bazie grafenu: koncentracja na zdrowiu ludzkim i środowisku

Cytuj to: ACS Nano 2018, 12, 11, 10582–10620
Data publikacji (Web):2 listopada 2018
https://doi.org/10.1021/acsnano.8b04758
Prawa autorskie © 2018 Amerykańskie Towarzystwo Chemiczne
ACS AuthorChoiceACS AuthorChoice
Widoki artykułów
59698
Altmetric
434
Cytatów
DOWIEDZ SIĘ WIĘCEJ O TYCH WSKAŹNIKACH
PDF (5 MB)
Informacje pomocnicze (1)»

Abstrakt

Grafen i jego pochodne są zwiastunami "cudownych" materiałów o różnorodnych zastosowaniach w różnych sektorach społeczeństwa, od elektroniki po magazynowanie energii i medycynę. Rosnące wykorzystanie materiałów na bazie grafenu (GBM) wymaga kompleksowej oceny potencjalnego wpływu tych materiałów na zdrowie ludzkie i środowisko. W tym miejscu omawiamy syntezę i charakterystykę GBM, a także ocenę zagrożeń dla ludzi i środowiska związanych z GBM przy użyciu systemów modelowych in vitro i in vivo w celu zrozumienia właściwości, które leżą u podstaw biologicznych skutków tych materiałów; nie wszystkie GBM są takie same i ważne jest, abyśmy rozplątali relacje struktura-aktywność dla tej klasy materiałów.

Grafen jest pierwszym w swojej klasie - pierwszym dwuwymiarowym (2D) kryształem atomowym. (1) Wiele niezwykłych właściwości tego materiału, takich jak sztywność mechaniczna, wytrzymałość i elastyczność, a także wysoka przewodność elektryczna i cieplna, wywołały znaczne emocje od czasu pierwszego odkrycia, a grafen i jego pochodne są obecnie badane pod kątem wielu różnych zastosowań. (2) Bezpieczny i zrównoważony rozwój technologii i produktów wykorzystujących grafen wymaga zwrócenia szczególnej uwagi na potencjalny wpływ tych materiałów na zdrowie ludzkie i środowisko. (3) Ocena bezpieczeństwa jest integralną częścią procesu innowacji. (4)
Charakterystyka materiału jest z kolei kluczowym elementem oceny zagrożeń. Toksykologiczna ocena nanorurek węglowych jest tego przykładem. Dziesięć lat temu zasugerowano, że nanorurki węglowe wykazują "azbestopodobną" patogenność w modelu zwierzęcym w tym sensie, że długie i sztywne, ale nie krótkie lub splątane nanorurki węglowe wywoływały powstawanie ziarniniaka i stan zapalny po wstrzyknięciu dootrzewnowym myszom. (5) Teraz rozumiemy, że nanorurki węglowe są w pewnym stopniu zgodne z tak zwanym paradygmatem włókien chorobotwórczych i że niektóre rodzaje wielościennych nanorurek węglowych można uznać za potencjalnie rakotwórcze dla ludzi. (6) Jednakże inne materiały z tej samej rodziny uznano za nietoksyczne (7,8) a nawet może ulec degradacji, (9) sugerujące, że nie wszystkie nanorurki węglowe są azbestopodobne (przejrzane w ref (10)). W rzeczywistości nanorurki węglowe, jeśli zostaną odpowiednio oczyszczone i zmodyfikowane powierzchniowo, mają obiecujące perspektywy w nanomedycynie, na przykład w zakresie dostarczania leków lub genów i / lub obrazowania. (10)
W związku z tym, chociaż oczywiste jest, że z wcześniejszych badań nad innymi wytworzonymi nanomateriałami można wyciągnąć ważne wnioski, równie ważne jest unikanie ekstrapolacji z badania jednej klasy nanomateriałów na inną – jeśli uznamy, że nowe materiały mają nowe i użyteczne właściwości, musimy również zaakceptować, że takie nowe materiały mogą stwarzać nowe lub nieprzewidziane ryzyko. (11) Nie oznacza to, że biologiczne lub toksykologiczne skutki nowego materiału są koniecznie "nowe". Rzeczywiście, ostateczne wspólne szlaki uszkodzenia komórek lub narządów (np. stres oksydacyjny, zapalenie, karcynogeneza) mogą być zachowane dla różnych (nano)materiałów, (12) Niemniej jednak bardzo ważne jest, aby zrozumieć, w jaki sposób te szlaki są uruchamiane: w istocie toksykologia stara się zrozumieć zależność struktura-aktywność substancji chemicznej lub materiału. Musimy zrozumieć właściwości materiałów i ich związek z efektami biologicznymi, aby uczynić je zarówno użytecznymi, jak i bezpiecznymi. (13,14)
Graphene Flagship Project (www.graphene-flagship.eu) jest, wraz z Human Brain Project, pierwszym z flagowych projektów Komisji Europejskiej dotyczących przyszłych i powstających technologii (FET), którego misją jest sprostanie głównym wyzwaniom naukowym i technologicznym poprzez długoterminowe, multidyscyplinarne badania i rozwój. Graphene Flagship został wprowadzony na rynek w 2013 roku i oczekuje się, że będzie działał przez 10 lat; Konsorcjum składa się z ponad 150 akademickich i przemysłowych grup badawczych w ponad 20 krajach. Ocena bezpieczeństwa jest zasadniczym wymogiem, którego nie można oddzielić od rozwoju nowych technologii. Dlatego Graphene Flagship zainwestował znaczne wysiłki w ocenę potencjalnego wpływu materiałów na bazie grafenu (GBM) na zdrowie ludzkie i środowisko. (2) Celem niniejszego przeglądu jest przedstawienie kompleksowego obrazu oceny zagrożeń dla ludzi i środowiska związanych z GBM, biorąc za punkt wyjścia prace przeprowadzone w pierwszej połowie projektu Graphene Flagship, wraz z inną odpowiednią literaturą. Zajmujemy się głównymi drogami narażenia na GBM i kluczowe narządy docelowe, w tym układ odpornościowy, skórę, płuca, układ sercowo-naczyniowy, układ żołądkowo-jelitowy, ośrodkowy układ nerwowy i układ rozrodczy, a także szeroką gamę organizmów, w tym bakterie, algi, rośliny, bezkręgowce i kręgowce w różnych ekosystemach. Zajmujemy się również syntezą i charakterystyką GBM, ponieważ dogłębne zrozumienie samego materiału ma kluczowe znaczenie w każdej ocenie (nano)toksykologicznej. (15,16) Krótko omawiamy ekspozycję i analizę cyklu życia GBM, chociaż informacje są w tym momencie stosunkowo skąpe. (4) Ogólnie rzecz biorąc, w tym badaniu ostatnich badań nad oceną bezpieczeństwa GBM, zamierzamy podkreślić znaczenie znajomości materiału, ponieważ "grafen" nie jest pojedynczym materiałem, ale klasą materiałów, i jest oczywiste, że efekty biologiczne tych materiałów mogą się różnić w zależności od ich wewnętrznych właściwości. (17) Ponadto ważne jest, aby znać system testowy, ponieważ różne testy mogą dotyczyć różnych pytań, ale tylko w dziedzinie stosowalności testu. (18) Aby zrozumieć biologiczny wpływ GBM, wymagane są systematyczne badania z wykorzystaniem wielu systemów testowych obejmujących modele in vitro do in vivo. Ponadto zwrócenie szczególnej uwagi zarówno na zdrowie ludzkie, jak i na środowisko (19,20) , aby zmaksymalizować korzyści społeczne płynące z tych nowych materiałów.

Synteza i charakterystyka materiałów na bazie grafenu

SEKCJE ARTYKUŁÓW
Przejdź do

Jednym z ważnych problemów w badaniach nad grafenem jest to, że termin "grafen" jest używany w sposób ogólny do opisania wielu różnych GBM. (17,21) Próbując zaradzić tej sytuacji, Graphene Flagship zaproponował schemat klasyfikacji GBM, który uwzględnia trzy kluczowe parametry: liczbę warstw grafenu, średni rozmiar boczny i stosunek atomowy węgla do tlenu (C / O). (22) Zastosowanie takich ram klasyfikacji (rysunek 1) (patrz również informacje uzupełniające) może ułatwić porównanie badań przeprowadzonych w różnych laboratoriach, a także może umożliwić przypisanie określonych właściwości fizykochemicznych do profilu bezpieczeństwa GBM.

Ryc. 1

Ryc. 1. Ramy klasyfikacji materiałów na bazie grafenu. Przedruk za zgodą ref (22). Prawa autorskie 2014 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, KGaA, Weinheim.

Synteza materiałów na bazie grafenu

W literaturze znajduje się wiele doniesień dotyczących różnych metodologii syntetycznych, (23−25) Należy jednak spełnić pewne wymagania przy produkcji materiałów grafenowych do zastosowań biologicznych, w tym ich ocenę toksykologiczną. (17) Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku badań in vitro materiały muszą być dostarczane w postaci stabilnych roztworów wodnych, a ilość zanieczyszczeń powinna być dokładnie kontrolowana. Oprócz zanieczyszczeń chemicznych powstających w wyniku syntezy należy wziąć pod uwagę zanieczyszczenia biologiczne, tj. drobnoustroje lub części drobnoustrojów (endotoksyny), ponieważ produkcja często nie odbywa się w warunkach aseptycznych lub przy użyciu sterylnych rozpuszczalników. (26) Niektóre ogólne podejścia do uzyskania GBM do zastosowań biologicznych podsumowano poniżej.

Grafen

Dyspersje grafenowe mogą być wytwarzane przez złuszczanie grafitu za pomocą ultradźwięków. (27) W celu udanego złuszczania w wodzie powszechnie stosuje się wspomaganą interkalację małych cząsteczek lub rozpuszczalników między warstwami. Na przykład wprowadzenie chloru-e6 (Ce6) wykazał udaną złuszczanie grafitu w pożywkach biokompatybilnych (woda lub bufor fosforanowy). (28) Ekstrakty roślinne były również wykorzystywane do złuszczania grafitu w wodzie przez sonikację. (29) Ponadto złuszczanie grafitu w fazie ciekłej w różnych surowicach zwierzęcych przeprowadzono do niskiej toksyczności zawiesiny grafenu przy użyciu zwykłego blendera kuchennego. (30) Stosując inne podejście, Liu i in. opracowali skuteczną metodę wytwarzania wysokiej jakości wielowarstwowego grafenu w dużych ilościach przez złuszczanie grafitu pod wpływem promieniowania mikrofalowego poprzez interkalację nadsiarczanu amonu lub nadtlenku wodoru. (31) Napromieniowanie powoduje rozkład czynników utleniających na gazowy tlen, co powoduje złuszczanie. Stabilne dyspersje wodne grafenu można również przygotować za pomocą obróbki młynem kulowym. W szczególności złuszczanie grafitu poprzez interakcje z melaminą pozwala na produkcję materiału o niskiej ilości defektów. (32) Nadmiar melaminy można następnie usunąć za pomocą dializy. Ponadto po liofilizacji tych wodnych zawiesin grafenowych otrzymuje się miękki proszek grafenu kilkuwarstwowego (FLG), który można łatwo rozproszyć w środowisku wodnym. Proces ten, opracowany w projekcie Graphene Flagship, składa się zatem z czterech etapów: (i) mechanochemicznej interkalacji cząsteczek organicznych (melaminy) w grafit, a następnie zawiesiny w wodzie; (ii) przemywanie zawieszonego grafenu w celu usunięcia większości melaminy; (iii) izolacja stabilnych arkuszy grafenu; oraz (iv) liofilizacja w celu otrzymania proszku grafenowego. (33) Ponadto niedawne podejście do skalowalnej i przyjaznej dla środowiska produkcji grafenu poprzez złuszczanie w fazie ciekłej obejmowało proces mielenia kulowego na mokro w obecności ciekłego azotu i kilku alkoholi. (34)

Tlenek grafenu (GO)

Większość proponowanych metod syntezy GO opiera się na utlenianiu grafitu zgodnie ze zmodyfikowanym protokołem Hummersa, który obejmuje użycie odczynników utleniających i kwasów. Jednak ta metoda daje GO o różnym stopniu utlenienia i zanieczyszczeń. Dodatkowe etapy oczyszczania są niezbędne do zwiększenia czystości materiału. (35) Doniesiono, że wyjściowe materiały grafitowe odgrywają ważną rolę nie tylko pod względem ogólnej wydajności, ale także właściwości strukturalnych powstałych arkuszy GO. (36) Coleman i in. niedawno przygotowali arkusze GO o różnych rozmiarach przez sonikację w wodnych dyspersjach i zbadali związek między całkowitą energią sonikacji a średnim rozmiarem arkuszy GO. (37) Aby uniknąć niektórych pułapek napotykanych przy preparatach komercyjnych, zawiesiny GO zostały wyprodukowane specjalnie w Graphene Flagship z płatków grafitu. Te zawiesiny na bazie wody zostały wyprodukowane zgodnie ze zmodyfikowaną metodą Hummersa, (35) dalsze ulepszenia w celu zapewnienia wolnych od endotoksyn zawiesin jedno- do kilkuwarstwowych arkuszy GO o wysokiej czystości chemicznej. (26,36) Materiały te występują obecnie w różnych wymiarach bocznych lub grubościach (38,39) w celu oceny roli tych właściwości fizykochemicznych w odniesieniu do wpływu biologicznego. (40,41) Ponadto opracowano zestaw technik charakteryzacji w celu potwierdzenia jakości, odtwarzalności i niskiej zmienności każdej syntezy między partiami. (42)

Zredukowany tlenek grafenu (rGO)

Typowe metody otrzymywania rGO obejmują chemiczną, termiczną i elektro/fotochemiczną redukcję GO. Redukcja chemiczna przeważa nad metodami redukcji niechemicznej ze względu na lepszą jakość, wydajność i fakt, że można uzyskać stabilne dyspersje rGO. Najskuteczniejszym reduktorem chemicznym jest hydrazyna; Jednak ten odczynnik nie jest zbyt popularny ze względu na jego toksyczność dla ludzi i środowiska. W ciągu ostatniej dekady hydrazyna i inne toksyczne chemikalia zostały zastąpione bardziej biokompatybilnymi i przyjaznymi dla środowiska reduktorami, znanymi jako "zielone" środki redukujące. (43) Niektóre przykłady obejmują witaminę C, (44) materiały na bazie skrobi, (29) cukry (45) ekstrakty roślinne, (46) lub mikroorganizmów. (47) Niemniej jednak nawet te reduktory mają niedociągnięcia związane z procesami oczyszczania i trudnościami produkcji na dużą skalę. (48) W ostatnich badaniach GO został zredukowany do rGO przez promieniowanie ultradźwiękowe w temperaturze 50 ° C przy braku czynnika redukującego. (49) Często okazuje się, że prosta obróbka cieplna wystarczy, aby wykonać redukcję GO nawet w powietrzu. (50) Jest to atrakcyjne, ponieważ jest szybkie i pozwala uniknąć zanieczyszczenia materiału pierwiastkami egzogennymi (takimi jak azot, gdy stosuje się hydrazynę). Gdy ogrzewanie odbywa się w atmosferze ochronnej (próżnia, gaz obojętny), uzyskuje się dość wysoki stosunek C/O. (51)
Chociaż większość omówionych powyżej metodologii syntetycznych daje wysokiej jakości grafen, niemożność skalowania tych metod ogranicza ich zastosowania przemysłowe. Dlatego uzyskanie dużej ilości biokompatybilnego grafenu w prosty i tani sposób pozostaje sporym wyzwaniem. Metody takie jak złuszczanie grafitu w fazie ciekłej, (52,53) w tym "zielone" odczynniki redukujące (np. miód), (54) lub środki złuszczające (np. sacharoza, glukoza lub proteiny jedwabiu), (55−57) oraz techniki takie jak kuchenka mikrofalowa (58) lub frezowanie kulowe (59,60) to najnowsze podejścia stosowane w celu zwiększenia stężenia dyspersji grafenu w sposób ekonomicznie wykonalny i przyjazny dla środowiska. Ostatnio niektóre firmy opracowały elektrochemiczne złuszczanie grafitu. (61) Ta metoda ma ogromny potencjał; Jednak jakość grafenu jest nadal niska, ponieważ podczas procesu powstają defekty. (61) GO można łatwiej wyprodukować, a firmy są już w stanie wyprodukować setki kilogramów GO.

Charakterystyka materiałów na bazie grafenu

W celu właściwej oceny zagrożeń materiały muszą być dobrze scharakteryzowane przy użyciu znormalizowanych i zwalidowanych technik charakteryzacji. (62) Biorąc pod uwagę różnorodność dostępnych GBM, opis właściwości fizykochemicznych musi być dostarczony we wszystkich badaniach toksykologicznych i farmakologicznych. (63) Do charakteryzacji chemicznej najczęściej stosowanymi technikami są rentgenowska spektroskopia fotoelektronowa (XPS), spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR), spektroskopia Ramana, dyfrakcja rentgenowska (XRD), analiza termograwimetryczna (TGA) i analiza pierwiastkowa. Transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM), skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM) i mikroskopia sił atomowych (AFM) dostarczają informacji na temat morfologii i wymiarów materiału (tabela 1). Test limulusowego lizatu amoebocytów (LAL) jest powszechnie stosowany do sprawdzania zawartości endotoksyn w nano- i biomateriałach, ale ostatnie badania wykazały, że GBM powodują zakłócenia w teście i zaproponowano alternatywny test oparty na makrofagach. (26) Zanieczyszczenie endotoksynami może maskować lub prowadzić do błędnej interpretacji biologicznych skutków biomateriałów i wykluczać ich zastosowanie medyczne. (64)
Tabela 1. Charakterystyka materiałów na bazie grafenu
własnośćtechnika
wymiary bocznemikroskopia elektronowa (TEM, SEM)
mikroskopia sił atomowych (AFM)
dynamiczne rozpraszanie światła (DLS)
liczba warstwmikroskopia elektronowa (TEM)
mikroskopia sił atomowych (AFM)
Spektroskopia Ramana
ładunek powierzchniowyζ-potencjał
Stosunek atomowy C/OSpektroskopia fotoelektronów rentgenowskich (XPS)
analiza elementarna
struktura chemiczna/funkcjonalizacjaSpektroskopia fotoelektronów rentgenowskich (XPS)
analiza elementarna
Spektroskopia Ramana
analiza termograwimetryczna (TGA)
ζ-potencjał
Spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR)
zanieczyszczenia metalamiDyfrakcja elektronów rentgenowskich (XRD)
fluorescencja rentgenowska całkowitego odbicia (TXRF)
Spektroskopia adsorpcji atomowej
spektrometria masowa z plazmą sprzężoną indukcyjnie (ICP-MS)
zawartość endotoksynoznaczenie limulusa libacytów amoebocytów (LAL)
test ekspresji TNF oparty na makrofagach (TET)
Ważne jest, aby pamiętać, że nawet przy zastosowaniu metodologii syntetycznej, która selektywnie prowadzi do określonego materiału grafenowego (np. GO), produkt końcowy często nie jest jednorodny, ale szeroki rozkład składników o różnych właściwościach. Stąd, podczas gdy w literaturze pojawiły się pozornie sprzeczne wyniki, na przykład w zakresie bioakumulacji w różnych narządach (omówionych poniżej), należy podkreślić, że rozbieżności te mogą wynikać z istnienia różnych morfologii grafenu, a także z wykorzystania różnych systemów modeli biologicznych. Ogólnie rzecz biorąc, toksyczność (lub bezpieczeństwo) GBM zależy od właściwości fizykochemicznych, takich jak rozmiar, liczba warstw i chemia powierzchni (22) (tekst pomocniczy i rysunek S1). Ponadto obecność zanieczyszczeń i zastosowana metodologia syntetyczna grafenu mogą również wpływać na reakcje toksykologiczne. (65) Wymiar boczny materiału jest jednym z ważnych parametrów, co omówimy poniżej. Liczba warstw grafenu jest również ważna, ponieważ określi to określoną powierzchnię, zdolność absorpcyjną i sztywność zginania. Ponieważ powierzchnia jest odwrotnie proporcjonalna do liczby warstw, oczekuje się, że zdolność adsorpcyjna cząsteczek biologicznych (tworzenie biokorony) (10) wzrasta wraz ze spadkiem tej liczby. GBM mogą posiadać wiele różnych powierzchni chemicznych. W związku z tym powierzchnia nieskazitelnego grafenu jest hydrofobowa, a powierzchnia GO z rozległymi funkcjami tlenowymi, takimi jak grupy karboksylowe, epoksydowe i hydroksylowe, jest wysoce hydrofilowa, podczas gdy rGO wykazuje cechy pośrednie. Różny stopień utlenienia (stosunek C/O) może determinować interakcje z białkami i innymi biomolekułami. (66) Ponadto funkcjonalizacja poli(glikolu etylenowego) (PEG), poli(alkoholu winylowego), chitozanu lub pluronowego moduluje biokompatybilność GBM. (67−69) Funkcjonalizacja może wpływać na ładunek powierzchniowy materiału, co może wpływać na internalizację komórkową i inne interakcje biologiczne. Podsumowując, sposób przygotowania GBM ma kluczowe znaczenie dla potencjalnego wpływu na systemy biologiczne. Ponadto w przypadku konkretnych zastosowań kluczowe znaczenie będzie miała jakość i zgodność z normami regulacyjnymi. W przypadku takich zastosowań niejednorodność produkowanych materiałów (zmienność poszczególnych partii dla jednego producenta lub zmienność między różnymi producentami) oraz brak norm międzynarodowych i regulacyjnych są ważnymi kwestiami, być może nie ze względu na ich początkowe przełożenie na rynek, ale dla szerszej akceptacji i penetracji rynku. Ponadto, w kontekście klinicznej translacji GBM, jedną z kwestii, które trzeba będzie przezwyciężyć, jest obecna średnia i wysoka zmienność obserwowana między różnymi partiami syntezy. Metody produkcji będą musiały zmierzać w kierunku lepszej zgodności z GMP (dobre praktyki produkcyjne) (np. wąska polidyspersyjność, jednorodna funkcjonalizacja), aby umożliwić zatwierdzenie i rejestrację GBM.

Analizowanie roli właściwości materiału: biblioteki referencyjne

Aby przeanalizować rolę właściwości (nano)materiału na wpływ biologiczny, należy rozważyć dostęp do odpowiednich bibliotek materiałów referencyjnych. W 2009 roku Nel i współpracownicy zaproponowali utworzenie standardowej biblioteki nanomateriałów obejmującej główne klasy nanomateriałów i nanocząstek. (70) Autorzy stwierdzili, że "ważne jest, aby powiązać rozwój biblioteki z klasyfikacją nanomateriałów, która umożliwia interpretację mechanizmów toksykologicznych w kategoriach wewnętrznych właściwości materiału". Od tego czasu pojawiło się kilka przykładów takich bibliotek materiałów. W związku z tym opracowano specjalnie zaprojektowaną bibliotekę materiałów do badania toksyczności tlenków metali, biorąc pod uwagę dobrze znane metody dostępne do produkcji i charakteryzowania takich nanocząstek. (71) Walkey i wsp. (72) scharakteryzował białko "odcisk palca" korony w surowicy utworzone w bibliotece 105 zmodyfikowanych powierzchniowo nanocząstek złota, zapewniając w ten sposób bogate źródło informacji, dzięki którym można opracować ilościowe zależności w celu przewidywania odpowiedzi biologicznych na takie nanocząstki. Zhou i wsp., (73) Z kolei opracowano kombinatoryczną bibliotekę 80 funkcjonalizowanych nanorurek węglowych, aby ujawnić zależności struktura-aktywność w odniesieniu do cytotoksyczności i odpowiedzi immunologicznych. Niedawno zaproponowano systematyczną metodologię opartą na połączeniu metod obliczeniowych i właściwości nanomateriałów w celu generowania bibliotek umożliwiających szybkie badania przesiewowe komórek i organizmów istotnych biologicznie. (74) Autorzy przedstawili przykłady bibliotek, które mogą składać się z nanomateriałów i nanocząstek charakteryzujących się składem chemicznym. Grafen został włączony do rodziny nanowęglowodorów wraz z nanorurkami węglowymi i fulerenami. Uważamy jednak, że skład chemiczny nie jest jedynym parametrem, który należy wziąć pod uwagę, ponieważ struktura chemiczna grafenu różni się znacznie od struktury nanorurek i fulerenów. Ponadto grafen stanowi całą klasę materiałów o różnych właściwościach, a zatem prawdopodobnie również o różnych skutkach biologicznych. (22) Nasze ostatnie próby klasyfikacji GBM według pewnych dobrze zdefiniowanych parametrów (21,22) są ważnymi pierwszymi krokami w kierunku opracowania biblioteki referencyjnej zawierającej grafen i jego pochodne, umożliwiającej szczegółową analizę zależności struktura-aktywność w celu oceny efektów biologicznych. Należy zauważyć, że GBM nie zostały jeszcze włączone, na przykład, do repozytorium nanomateriałów Wspólnego Centrum Badawczego (JRC) Komisji Europejskiej, co jest prawdopodobnie związane z faktem, że Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) nadal debatuje nad definicją i specyfikacjami materiałowymi grafenu i materiałów powiązanych. Włączenie grafenu jako reprezentatywnego nanomateriału przemysłowego do wyżej wymienionego repozytorium oraz stworzenie specjalnej biblioteki referencyjnej dobrze scharakteryzowanych GBM będzie miało zasadnicze znaczenie dla celów analizy porównawczej w badaniach podstawowych i regulacyjnych. Jednak w tym momencie musimy polegać głównie na cechach fizykochemicznych poszczególnych GBM, które są zgłaszane w literaturze.

Biodystrybucja i losy materiałów na bazie grafenu

SEKCJE ARTYKUŁÓW
Przejdź do

Los GBM w ciele narażonego organizmu jest regulowany zarówno przez ich wewnętrzne cechy fizykochemiczne, takie jak wymiary boczne, grubość i stosunek C / O / funkcjonalizacja, jak i przez ich zewnętrzne lub nabyte cechy w kontakcie ze środowiskiem biologicznym, w dużej mierze podyktowane przez biokoronę. (10) Ponadto portal wejścia w ciało jest również głównym wyznacznikiem późniejszego losu materiałów. Oczekuje się, że wewnętrzne cechy GBM wpłyną na ich biodystrybucję, translokację do narządów wtórnych, akumulację, degradację i klirens. Jednak te cechy mogą być zmienione przez adsorpcję białek i innych biomolekuł obecnych w środowisku biologicznym. (75) Ponadto lokalne stężenie jonów może wpływać na nanomateriały, w tym GBM. (76) Interakcje te mogą modyfikować GBM w taki sposób, że zmienia się początkowy kształt, ładunek powierzchniowy, grubość (z kolei wpływająca na średnicę hydrodynamiczną) lub stabilność koloidalna, co może wpływać na zachowanie biologiczne materiału. (77) Warto zauważyć, że te nabyte cechy mogą zmieniać się dynamicznie w czasie i ewoluować jako funkcja lokalnego środowiska, gdy GBM przemieszczają się z jednego przedziału biologicznego do drugiego (na przykład z płuc do krwioobiegu). Jednakże wewnętrzne właściwości materiału również ulegają zmianie w wyniku degradacji przez komórki odpornościowe (omówione poniżej) lub inne formy biotransformacji, (78) podkreślając w ten sposób znaczenie scharakteryzowania materiału nie tylko w jego nieskazitelnej formie, ale także in situ (w systemie testowym podczas lub po ekspozycji) w zakresie, w jakim jest to możliwe. Mając to na uwadze, omawiamy badania nad biodystrybucją i losem GBM na różnych drogach podawania istotnych dla narażenia zawodowego lub środowiskowego lub tras, które są istotne dla biomedycznych zastosowań GBM.

Wiele dróg narażenia na materiały na bazie grafenu

Aby zbadać wpływ podawania doustnego, Zhang i in. oznaczyli małe i duże (oba nanowymiarowe) arkusze rGO za pomocą 125Oceniam ich biodystrybucję w ciągu 60 dni po zgłębniku doustnym. (79) Oba materiały znaleziono we krwi, sercu, płucach, wątrobie i nerkach, przy czym znacznie większa ilość w nerkach w porównaniu z kontrolą w dniu 1, szybko malejąca, ale nadal pozostając powyżej kontroli w dniach 15 i 60. Wyniki te sugerują, że oba materiały zostały szybko wchłonięte w przewodzie pokarmowym i dotarły do narządów drugorzędowych poprzez krążenie ogólnoustrojowe. Natomiast różne wyniki odnotowano w badaniu dotyczącym pegylowanych GBM. (80) W tym ostatnim przypadku badano biodystrybucję in vivo po doustnym zgłębniku PEGylowanego, nanowymiarowego GO, dużego rGO i nanowymiarowego rGO za pomocą 125I etykietowanie. Radioaktywność wykryto w żołądku i jelicie, ale nie w żadnych innych głównych narządach po 4 godzinach. Sygnał nie był już wykrywalny po 24 godzinach, co sugeruje brak adsorpcji jelitowej pegylowanego GO. Zgodnie z tymi ustaleniami wykazano, że GO (małe i duże wymiary boczne) nie przenika przez w pełni zróżnicowaną monowarstwę komórek Caco-2 podobną do enterocytów. (81)
Droga wziewna ma kluczowe znaczenie dla narażenia człowieka. Li i in. badali nanowymiarowe GO (wymiar boczny: 10–800 nm, 1–2 warstwy) oznaczone 125I przetestować biodystrybucję po wkropleniu dotchawiczym. (82) Zdecydowaną większość arkuszy GO znaleziono w płucach, zmniejszając się stopniowo od 10 minut do 12 godzin. Niewielkie ilości wykryto również we krwi, wątrobie i nerkach. Wyniki te można przypisać translokacji do krwi bezpośrednio z płuc lub poprzez adsorpcję jelitową, ponieważ duże ilości materiału wykryto również w żołądku i jelitach, potencjalnie z powodu oczyszczania błon śluzowych, połykania i redystrybucji do przewodu żołądkowo-jelitowego. Makroskopowa obserwacja czerni płuc wykazała, że materiały były długotrwałe (czarne obszary znalezione do 3 miesięcy). Jednak nastąpił wyraźny spadek czerni od dnia 1 do 90, co sugeruje klirens z płuc. Stosując tę samą drogę podania, kilkuwarstwowe płytki grafenu znakowane 14C (wymiar boczny: 60–590 nm; 1–4 nm; 4–6 warstw, stosunek C/O: 14,8) obserwowano do 28 dni u myszy. (83) Materiał znaleziono głównie w płucach, ale także w żołądku i jelitach w znacznie mniejszych ilościach, co sugeruje mechanizm oczyszczania błony śluzowej, a następnie połykanie wdychanych materiałów. Autorzy zauważyli zależny od czasu spadek wszystkich badanych narządów i znikomą ilość materiału w wątrobie i śledzionie, co sugeruje bardzo ograniczoną translokację do krwioobiegu. Obserwowana biodystrybucja płytek grafenu przypomina biodystrybucję 14Znakowane C wielościenne nanorurki węglowe po aspiracji gardłowej, z akumulacją w śledzionie myszy. (84)
Wpływ podskórnego podawania zawiesin GO opartych na PBS (stosunek C/O: 2,8) porównano z wpływem mniej utlenionego GO (GO-R) (stosunek C/O: 3,1) przygotowanego przy użyciu mniejszej ilości nadmanganianu potasu podczas zmodyfikowanej metody Hummersa. (85) W próbkach nie wykryto zanieczyszczeń metalami śladowymi. W przeciwieństwie do GO, istniały dowody na wczesną rekrutację monocytów na styku GO-R a tkanką podskórną, a także infiltrację monocytów w makrostrukturze GO-R w dniu 3. W dniach 7 i 14 odnotowano pewną infiltrację makrostruktury GO przez makrofagi i fibroblasty, podczas gdy komórki te całkowicie zinfiltrowały GO-R, z makrofagami obciążonymi materiałem wykazanymi w obu warunkach. (85) W dniu 14 wystąpiły również wczesne oznaki odkładania się kolagenu (zwłóknienia) dla GO-R. Do 30 dnia makrostruktura GO została w pełni zinfiltrowana przez makrofagi, fibroblasty i gigantyczne komórki, zgodnie z oczekiwaniami dla typowej reakcji ciała obcego, podczas gdy makrostruktura GO-R wykazywała bardziej zaawansowane oznaki gojenia, procesów naprawy tkanek i przebudowy macierzy zewnątrzkomórkowej, ale bez zwłóknienia. Autorzy zasugerowali, że brak zwłóknienia można wyjaśnić kombinacją wychwytu makrofagów z materiałów, łagodnej reakcji zapalnej na krawędziach makrostruktury i wskazań do klirensu z miejsca wstrzyknięcia. (85)
Po wielokrotnych wstrzyknięciach dootrzewnowych stwierdzono, że proszki grafitu (średnia wielkość: 3-4 nm) i GO (średnia wielkość: 8-25 nm) zawieszone w roztworze soli bez środka powierzchniowo czynnego tworzą makroskopowe agregaty o wielkości do 2 mm w jamie otrzewnej. (86) Materiały te gromadziły się w miejscu wstrzyknięcia, ale także losowo w jamie otrzewnej, bez żadnych oznak klirensu lub toksyczności dla narządów lub przedziału krwi. Ponadto, w celu oceny wpływu stopnia utlenienia GO (tj. stosunku C/O) na biodystrybucję po podaniu dożylnym, zawiesiny PBS GO porównano z zawiesinami GO-R. (85) Wzrost liczby monocytów rekrutowanych do jamy otrzewnej odnotowano w dniu 3, utrzymujący się przez 2 tygodnie dla GO w porównaniu z mniej utlenionym GO-R. Komórki pobrane z jamy otrzewnej leczonych zwierząt i hodowane przez 12 godzin in vitro były bardziej podatne na wydzielanie prozapalnych cytokin i chemokin w GO w porównaniu z komórkami pobranymi od zwierząt narażonych na GO-R. Ponadto GO-R wydawał się być usuwany szybciej niż GO, co sugeruje, że trwałość / wskaźnik klirensu może być związany z rekrutacją komórek monocytowych i zapalnością tych materiałów. (85)
Aby zbadać biodystrybucję po podaniu i.p. materiałów istotnych biomedycznie, przygotowano różne typy GBM z GO (wymiar boczny: 300–700 nm) w celu utworzenia pegylowanych form nanoGO (wymiary boczne: 10–40 nm) lub rGO (wymiary boczne: 50–80 nm) i nano-rGO (wymiary boczne: 10–30 nm), a materiały oznakowano 125Ja. (80) Po 1 dniu wszystkie materiały gromadziły się głównie w wątrobie i śledzionie narażonych myszy. Jednak po 7 dniach, podczas gdy nanoformy (nGO-PEG i nRGO-PEG) nieznacznie zmniejszyły się w wątrobie i nieznacznie wzrosły w śledzionie, większa forma (RGO-PEG) wzrosła dramatycznie od dnia 1 do dnia 7 w tych dwóch narządach. Co ciekawe, po wstrzyknięciu i.p. i w przeciwieństwie do pochodnych pegylowanych, stwierdzono, że niepegylowane GO tworzy agregaty w jamie otrzewnowej. Jednak wynik ten opierał się tylko na obserwacji makroskopowej, ponieważ autorzy nie przeprowadzili analiz biodystrybucji opartych na radioaktywności dla materiałów niepegylowanych. Czarne materiały, które uważano za materiały wstrzykiwane, znaleziono w sekcjach histologicznych do 30 dni po wstrzyknięciu. W innym badaniu PEGylated rGO (wymiar boczny: ∼1 μm, grubość: 4-9 nm, stosunek C/O: 3,7) przygotowano z płatków grafitu zgodnie z metodą Hummersa w celu zbadania ich biodystrybucji, klirensu i profilu toksykologicznego u myszy po podaniu dożylnym. (87) Spektroskopia Ramana uzupełniona analizą skupień została wykorzystana do mapowania rozkładu i ujawniła obecność struktur PEGylowanych w mózgu, nerkach, wątrobie i śledzionie. Po wstrzyknięciu dożylnym większość materiałów znaleziono w śledzionie po 3 dniach. Jednakże, podczas gdy zawartość materiału zmniejszała się z czasem w śledzionie, zwiększała się w mózgu po 7 i 14 dniach, zmniejszając się do 21 dnia i dramatycznie wzrosła w wątrobie do 21 dnia. Autorzy zasugerowali, że materiały przekroczyły barierę krew-mózg, ale nie przedstawiono bezpośrednich dowodów na poparcie tego poglądu. (87)

Łączenie nanobezpieczeństwa i medycyny: podawanie dożylne

Jedną z najczęstszych dróg podawania w biomedycznych zastosowaniach nanomateriałów jest droga dożylna (iv.). Znaczne wysiłki badawczo-rozwojowe w dziedzinie nanomedycyny wykazały, że kształt, rozmiar i ładunek powierzchniowy są najważniejszymi parametrami fizykochemicznymi determinującymi biodystrybucję i los nanomateriału po wstrzyknięciu dożylnym. (88) Opublikowano kilka badań dotyczących biodystrybucji GBM po wstrzyknięciu dożylnym. Qu i in. badali dożylne wstrzyknięcie GO zawieszonego w PBS lub GO rozproszonego w 1% Tween 80-PBS i zauważyli wyższą akumulację w płucach dla GO-PBS (wymiar boczny: 300-1000 nm). (89) Natomiast akumulacja w wątrobie była wyższa dla GO-PBS-Tween 80 w porównaniu do GO-PBS. Mimo że wnioski te opierały się tylko na czerni narządów po leczeniu i obserwacji istoty brązowej / czarnej w sekcjach histologicznych, wyniki potwierdzają pogląd, że lepsza stabilność koloidalna pomaga arkuszom GO łatwiej przechodzić przez naczynia włosowate płuc. Arkusze GO funkcjonalizowane poli(4-styrenosulfonianem sodu) (wymiar boczny: 300–700 nm, grubość: 1–4 nm) i znakowane fluorescencyjnym barwnikiem Cy7 wykorzystano do oceny biodystrybucji za pomocą obrazowania całego ciała. (90) Kiedy narządy zostały pobrane w ciągu 24 godzin, fluorescencję stwierdzono tylko w wątrobie i pęcherzu. Czternaście dni po wstrzyknięciu stwierdzono wyraźną makroskopową obecność materiałów w płucach, wątrobie i śledzionie, które wydawały się czarne w porównaniu z odpowiednimi narządami od zwierząt leczonych PBS. Materiały były nadal obecne w tych narządach po 180 dniach, o czym świadczy istota czarna w przekrojach histologicznych. W niedawnym badaniu nieznakowany pegylowany rGO (wymiar boczny: ∼1 μm, grubość: 4–9 nm, stosunek C/O: 3,7) oceniano pod kątem jego biodystrybucji po wstrzyknięciu dożylnym za pomocą spektroskopii Ramana. (87) Większość materiałów znaleziono w wątrobie i śledzionie w najwcześniejszym punkcie czasowym 3 dni, zgodnie z innymi badaniami, ale przejściowo zwiększyła się w mózgu w dniach 7 i 14 dni przed zmniejszeniem do 21 dnia. Biodystrybucję i degradację utlenionych płytek FLG (wymiar boczny: 150–220 nm) badano przez 90 dni za pomocą obrazowania konfokalnego Ramana. (91) Autorzy poinformowali, że materiały (rozproszone w PBS) aglomerowały i tworzyły makrostruktury 0,5-10 μm w płucach, wątrobie, nerkach i śledzionie. Kruszywa były nadal obecne po 90 dniach, pomimo pewnych oznak degradacji na krawędziach materiału.
Yang i in. zgłosili ilościową ocenę biodystrybucji GO po podaniu dożylnym za pomocą 125Znakowany I nanowymiarowy GO dodatkowo funkcjonalizowany za pomocą PEG (wymiar boczny: 5–50 nm, grubość: 1–2 nm). (67) Biodystrybucję obserwowano przez 60 dni, ujawniając większą akumulację w śledzionie w porównaniu do tej w wątrobie we wszystkich punktach czasowych i stopniowe zmniejszanie ilości materiałów w tych narządach układu siateczkowo-śródbłonkowego. Spadek ten można wytłumaczyć ciągłym klirensem, ponieważ radioaktywność została wykryta zarówno w moczu, jak i kale w okresie 60 dni, z większą ilością moczu w porównaniu z kałem, co sugeruje filtrację kłębuszkową materiału. W powiązanym badaniu biodystrybucja nanowymiarowego GO funkcjonalizowanego za pomocą PEG została porównana z dystrybucją nanowymiarowego GO niefunkcjonalizowanego za pomocą PEG. (92) Etykietowanie za pomocą 125Byłem używany do śledzenia i ilościowego określania tych dwóch materiałów. Oba materiały gromadziły się w płucach bez śladu klirensu w badanym okresie (od 10 min do 6 h). Chociaż bardzo małą ilość tych dwóch materiałów można znaleźć w śledzionie, w wątrobie występowała rozległa akumulacja obu materiałów, która z czasem się zmniejszała. Niepegylowany GO gromadził się dwa razy więcej w wątrobie w porównaniu z PEGylated GO. Trzy miesiące po wstrzyknięciu istota czarna nadal znajdowała się zarówno w płucach, jak i wątrobie, z oznakami uszkodzenia tkanek i przebudowy, o czym świadczy odkładanie się kolagenu (zwłóknienie). Stąd, podczas gdy PEGylacja zmniejszała akumulację w narządach układu siateczkowo-śródbłonkowego poprzez wydłużenie krążenia krwi, tylko nieznacznie złagodziło to niekorzystne skutki akumulacji GO w tych narządach. (92)
Sasidharan i in. przygotowali FLG (wymiar boczny: 100–200 nm, grubość: 0,8 nm) i dwie ich pochodne (karboksylowane FLG-COOH i PEGylowane FLG-PEG) znakowane kowalencyjnie markerem radioaktywnym 99Tc do badania ich biodystrybucji w ciągu 24 h. (93) FLG-COOH wykazał większą akumulację w płucach w okresie 24 godzin, podczas gdy FLG-PEG gromadził się początkowo w płucach, ale po 24 godzinach materiał przeniósł się do wątroby i śledziony. Korzystając z sekcji histologicznych, autorzy potwierdzili te wyniki, pokazując, że FLG i FLG-COOH gromadziły się w płucach przez długi czas (do 90 dni), powodując uszkodzenie, podczas gdy FLG-PEG stopniowo opuszczał płuca (brak oznak po 90 dniach) i nie powodował niepożądanych skutków w płucach. Wszystkie trzy materiały znaleziono również w śledzionie, wątrobie i nerkach przez okres do 90 dni, a oznaki uszkodzenia tkanek odnotowano w przypadku FLG i FLG-COOH, ale nie w przypadku FLG-PEG. (93) W innym badaniu małe (wymiar boczny: 148–160 nm, 1–2 warstwy, stosunek C/O: 2,28) i duże (wymiar boczny: 556–780 nm, 1–2 warstwy, stosunek C/O: 2,70) arkusze GO oznaczone 125Wstrzyknięto mi dożylnie myszom w celu zbadania ich biodystrybucji w ciągu 180 minut. (94) Dłuższy czas krążenia krwi obserwowano dla małego GO w porównaniu z dużym GO. I odwrotnie, małe arkusze GO gromadziły się głównie w wątrobie (osiągając szczyt po 5 minutach, a następnie stopniowo zmniejszając się o 180 minut), z ograniczoną ilością znajdującą się w płucach i śledzionie (szybko znikającą z tych narządów). W przeciwieństwie do tego, duże arkusze GO były głównie wykrywane w płucach, z jedynie niewielkim spadkiem w okresie 180 minut. Niewielką ilość dużego GO znaleziono również w wątrobie. Wreszcie, zwiększając dawkę wstrzykniętego małego GO o współczynnik 10, autorzy poinformowali, że nagromadzenie narządów GO wyraźnie przesunęło się z wątroby do płuc, co sugeruje przekrwienie w łożysku kapilarnym płuc, prawdopodobnie z powodu tworzenia się aglomeratów arkuszy GO. (94) Te dwa porównania (tj. duże kontra małe GO i niskie i wysokie stężenie małego GO) wspierają pogląd, że większe struktury podobne do płytek lub aglomeraty mniejszych struktur podobnych do płytek są bardziej narażone na uwięzienie w płucach po wstrzyknięciu dożylnym, prawdopodobnie przez przekrwienie naczyń krwionośnych.
Wreszcie, seria badań przy użyciu znakowanych radioaktywnie arkuszy GO funkcjonalizowanych dioctanem dioktyltyny (DOTA) w celu chelatowania radioznacznika przeprowadzono w flagowym grafenie (ryc. 2). Stwierdzono, że jedno- i kilkuwarstwowe arkusze GO (wymiar boczny: 100–400 nm z DOTA, grubość: 2–10 nm) gromadzą się zarówno w wątrobie, jak i śledzionie, ze spadkiem radioaktywności z 1 do 24 h w wątrobie i wzrostem śledziony. (95) Podczas gdy ilość w wątrobie była średnio wyższa niż w śledzionie po 1 h, była wyższa w śledzionie w porównaniu do wątroby po 24 godzinach. Ponadto biodystrybucję tych cienkich arkuszy GO (grubość: 1–4 nm bez DOTA; 1–10 nm z DOTA) porównano z grubymi arkuszami GO (5–30 nm z DOTA) uzyskanymi przez ponowne układanie cienkich arkuszy GO z powodu starzenia. (40) Grubsze materiały gromadziły się w większym stopniu niż cienkie materiały zarówno w wątrobie, jak i śledzionie w ciągu pierwszej godziny po wstrzyknięciu. Co ważne, w obu badaniach zaobserwowano dużą ilość radioaktywności w pęcherzu we wczesnych punktach czasowych. Wyniki te sugerowały, że duża ilość arkuszy GO wstrzykniętych dożylnie została poddana nerkowej filtracji kłębuszkowej, co potwierdza przejściowa obecność znakowanych radioaktywnie arkuszy GO w nerkach i wykrycie arkuszy GO w moczu, zweryfikowane za pomocą TEM i spektroskopii Ramana. (40) Wpływ tego rozległego klirensu nerkowego arkuszy GO na fizjologię nerek badano w kolejnym badaniu. (41) Nie stwierdzono oznak nefrotoksyczności lub dysfunkcji bariery kłębuszkowej pomimo translokacji arkuszy GO z krwi do moczu. Można założyć, że płytkowate arkusze GO musiałyby przejściowo przyjąć inny kształt (np. poprzez składanie, zgniatanie lub marszczenie), aby przejść przez śródbłonek śródbłonkowy bariery filtracji kłębuszkowej w nerce.

Ryc. 2

Ryc. 2. Biodystrybucja GO. Obrazowanie PET/CT i dystrybucja tkanek [64Cu]-f-GO-cienki, [64Cu]-f-GO-gruby, oraz [64Cu]-EDTA. (A) Obrazy PET/CT całego ciała myszy C57BL/6 wstrzykniętych dożylnie [64Cu]-f-GO-cienki (u góry) oraz [64Cu]-f-GO-gruby (na dole) w różnych punktach czasowych (1, 3.5, 24 h). (B) Krzywe czasowo-aktywne głównych narządów myszy C57BL/6, którym wstrzyknięto [64Cu]-f-GO-cienki, [64Cu]-f-GO-gruby i control [64Cu]-EDTA. (C) Obrazy PET/CT całego ciała myszy C57BL/6 wstrzykniętej dożylnie z próbką kontrolną [64Cu]-EDTA, wykazujący prawie całkowite wydalanie i brak akumulacji tkanek po 3 h. Przedruk za zgodą ref (40). Prawa autorskie 2016 Elsevier.

Łącznie badania te rzuciły światło na biodystrybucję i los niektórych GBM podążających różnymi drogami podawania. Ogólnie rzecz biorąc, istnieją dowody na to, że różne GBM są w stanie przekraczać bariery fizjologiczne, docierając do narządów wtórnych odległych od punktu wejścia. Jednak ze względu na niedostatek opublikowanych danych i brak systematycznych badań jest jeszcze zbyt wcześnie, aby wyciągnąć ostateczne wnioski w odniesieniu do związków między cechami fizykochemicznymi a wzorcami biodystrybucji GBM. Co więcej, ważny jest również długoterminowy los GBM w miejscu akumulacji. Uznaje się, że generowanie takich danych nie jest jednak trywialne i wymaga oznakowanych materiałów, które można śledzić i mierzyć ilościowo przez długi czas, nawet gdy GBM ulegają transformacji lub biodegradacji w organizmie.

Ocena zagrożeń związanych z materiałami na bazie grafenu

SEKCJE ARTYKUŁÓW
Przejdź do

Nanomateriały mogą dostać się do organizmu różnymi drogami, a wdychanie, adsorpcja skórna i spożycie są najbardziej prawdopodobnymi drogami niezamierzonego narażenia w warunkach zawodowych lub środowiskowych. (96,97) Wstrzyknięcie przez skórę jest istotne w szczególnym przypadku pigmentów tatuażu, z których niektóre są nanowymiarowe. (98) Podawanie pozajelitowe, a przede wszystkim iniekcja dożylna, ma znaczenie w przypadku celowego narażenia na nanomateriały przeznaczone do określonych zastosowań medycznych. Nanomateriały mogą następnie przemieszczać się przez organizm i docierać do miejsc poza ich pierwotną bramą wejścia, jak omówiono powyżej. Jednak w pewnym momencie materiały te przejawiają swoje skutki biologiczne (lub toksykologiczne) na poziomie określonych narządów docelowych. (99) W ciągu ostatniej dekady szeroko zbadano potencjalne negatywne skutki narażenia na nanomateriały, ze szczególnym uwzględnieniem powszechnych klas nanomateriałów, w tym nanocząstek metali i tlenków metali oraz materiałów na bazie węgla, zwłaszcza nanorurek węglowych. Badania te poinformowały nas o specyficznych cechach materiału, które przyczyniają się do toksyczności, na przykład rozpuszczaniu cząstek i uwalnianiu toksycznych jonów metali w przypadku niektórych nanocząstek metali lub o wysokim współczynniku kształtu i wymiarach podobnych do włókien w przypadku długich i sztywnych nanorurek węglowych. (6) Ocena zagrożeń związanych z GBM pozostaje w tyle, ale w ciągu ostatnich 5 lat lub więcej potencjalna toksyczność GBM była systematycznie badana zarówno in vitro, jak i in vivo, w finansowanym przez UE projekcie Graphene Flagship i w innych miejscach. Poniższe sekcje zawierają przegląd toksykologicznego wpływu GBM na układ odpornościowy, naszą podstawową obronę przed obcymi wtargnięciami, a także płucny, skórny, sercowo-naczyniowy, żołądkowo-jelitowy, rozrodczy i ośrodkowy układ nerwowy, po czym omówimy wpływ GBM na środowisko.

Interakcje immunologiczne materiałów na bazie grafenu

Układ odpornościowy składa się ze złożonych sieci molekularnych i komórkowych, które chronią nasz organizm przed infekcjami i innymi materiałami egzogennymi, zachowując jednocześnie tolerancję na własne składniki. Przy opracowywaniu nowych materiałów zasadnicze znaczenie ma ocena ich wpływu na układ odpornościowy, aby zrozumieć, czy obecność takich materiałów może zostać rozwiązana, ostatecznie prowadząc do ich eliminacji, lub wyjaśnić, czy trwałość materiałów wywołuje choroby przewlekłe. (100) Makrofagi są kluczowymi komórkami wrodzonego układu odpornościowego, których zadaniem jest eliminacja materiałów egzogennych i endogennych. Dlatego ważne jest, aby wiedzieć, czy GBM wpływają na żywotność i / lub aktywację makrofagów. (101) W jednym z pierwszych badań dotyczących tego pytania porównano wpływ GO o różnych rozmiarach na ludzkie i mysie pierwotne makrofagi. (102) Trzy badane materiały GO wykazały zależne od dawki działanie cytotoksyczne. GO o mniejszym rozmiarze bocznym (130 i 270 nm) zostały zinternalizowane w większym stopniu w porównaniu z dużym GO (∼1320 nm), co doprowadziło do znaczącego wpływu na żywotność komórek i aktywację komórek (tekst pomocniczy i rysunek S2). Ponadto zauważono specyficzną interakcję arkuszy GO z błoną komórkową, w której arkusze GO przyjęły układ równoległy do powierzchni komórki (oznaczony jako efekt "maskowania" komórki). (102) Inne badanie oparte na dwóch materiałach GO o różnych rozmiarach (350 i 2000 nm) wykazało przeciwne wyniki. (103) Oba materiały GO nie miały wpływu na żywotność komórek i zostały zinternalizowane przez komórki w procesie zależnym od energii, ale wykazały różne lokalizacje wewnątrzkomórkowe. Ponadto, z wyjątkiem IL-10, uwalnianie wszystkich innych cytokin – chemokin, w tym IL-6, IL-12, TNF-α, MCP-1 i IFN-γ znacznie wzrosło po 2 dniach w komórkach narażonych na duże GO, podczas gdy słaby wzrost zmierzono dla małego GO. (103) Materiały GO użyte w tych dwóch badaniach uzyskano tą samą metodą Hummersa, a jedyną różnicą, która może wyjaśnić kontrastujące efekty, jest liczba warstw (jednowarstwowe GO w pierwszym badaniu i kilkuwarstwowe GO w drugim badaniu). W innym niedawnym badaniu duże GO wykazało silniejszą adsorpcję na błonie plazmatycznej makrofagów w porównaniu z małym GO, co wywołało bardziej solidną interakcję receptorów Toll-podobnych (TLR) i silniejszą aktywację szlaku NF-kB. (104) Wykazano również, że Large GO promuje polaryzację M1, związaną ze zwiększoną produkcją cytokin zapalnych i rekrutacją komórek odpornościowych. Te zależne od wielkości reakcje na GO zostały również potwierdzone in vivo. W związku z tym duże GO było w stanie wygenerować odpowiedzi zapalne znacznie wyższe niż u małych GO u myszy po wstrzyknięciu dootrzewnowym. (104) Oczywiście staranna charakterystyka materiałów ma kluczowe znaczenie. W szczególności zawartość endotoksyn musi być kontrolowana we wszelkich badaniach z wykorzystaniem komórek immunokompetentnych. Ostatnie prace nad Graphene Flagship skupiły się na ustanowieniu protokołu sterylnej produkcji GO zgodnie z metodą Hummersa. (26) Za pomocą tego protokołu uzyskano wolne od endotoksyn GO o różnych wymiarach bocznych (odpowiednio 50–300 nm i 10–40 μm, grubość 1–2 nm) oraz przeprowadzono ocenę cytotoksyczności oraz profilowanie cytokin przy użyciu pierwotnych ludzkich makrofagów. (39) Badania te wykazały, że małe i duże arkusze GO były łatwo internalizowane przez makrofagi bez żadnej toksyczności (ryc. 3). Ponadto GO nie wywołał produkcji prozapalnego TNF-α w tym modelu. (39) Stwierdzono jednak, że GO wywołuje zależną od kaspazy ekspresję IL-1β, cechę charakterystyczną aktywacji inflamasomu, w makrofagach zaszczepionych przez LPS. Ponadto wykazano specyficzną rolę czujnika inflammasomu, NLRP3, w indukowanym przez GO wydzielaniu IL-1β. W przeciwieństwie do wyżej wymienionego badania, (104) efekty były niezależne od bocznych wymiarów GO. Różnice te można przypisać różnicom między modelami komórkowymi, tj. Liniami komórkowymi podobnymi do makrofagów w porównaniu z komórkami pierwotnymi, ponieważ pierwotne makrofagi są znacznie bardziej wydajne pod względem fagocytozy. Wydaje się zatem, że aktywacja inflamasomów prowadząca do wydzielania IL-1β może wystąpić w przypadku szeregu nanomateriałów na bazie węgla, w tym nanorurek węglowych, a także kulistych cząstek i materiałów płaskich, takich jak GO (105−109) i inne materiały egzogenne, (100) wskazując, że inflammasom działa jako uniwersalny "czujnik" dla środków ksenobiotycznych. Warto zauważyć, że powszechnie stosowany ałun adiuwantowy wyzwala również zależne od NLRP3 uwalnianie IL-1β w makrofagach. (110) Tak więc, analogicznie, immunomodulujące działanie GBM można być może wykorzystać do zastosowań biomedycznych. (111)

Ryc. 3

Ryc. 3. Wychwyt makrofagów przez GO. Pierwotne ludzkie makrofagi pochodzące z monocytów łatwo spożywają GO bez ultrastrukturalnych objawów ostrej toksyczności. Makrofagi inkubowano przez 3 godziny z małym lub dużym GO lub bez niego (50 μg / ml). Obrazy TEM (pasek skali: 2 μm) pokazują (a) komórki kontrolne, (b) komórki narażone na GO-S oraz (c) komórki narażone na GO-L. Zinternalizowane GO można zobaczyć w panelach (b,c). Mikrofotografie o większym powiększeniu (pasek skali: 1 μm) pokazują (d) komórki kontrolne, (e) komórki wystawione na działanie GO-S i (f,g) komórki wystawione na działanie GO-L. Gwiazdka w panelu (e) oznacza arkusze GO, które są internalizowane. Gwiazdka w panelu (f) pokazuje dużą agregację GO wewnątrz komórki, podczas gdy obraz w panelu (g) pokazuje obecność arkuszy GO w błonie plazmatycznej komórki, a także GO zinternalizowanego w komórce. Dla porównania gwiazdka oznacza mitochondrium. Wreszcie, przy większym powiększeniu (pasek skali: 200 nm), mikrografie w panelach (h,i) pokazują odpowiednio zinternalizowane GO-S i GO-L. Przedruk za zgodą ref (39). Prawa autorskie 2018 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.

W ostatnich badaniach Li i in. zbadali panel materiałów GO przygotowany zmodyfikowaną metodą Hummersa obejmującą nieskazitelne, rGO i uwodnione GO (hGO), w których ilościowa ocena zawartości rodników hydroksylowych, karboksylowych, epoksydowych i węglowych została wykorzystana do zbadania wpływu na komórki nabłonkowe i makrofagi, a także na mysie płuca. (112) Autorzy mogli wykazać, że hGO, który wykazywał najwyższą gęstość rodników węglowych, wywołał śmierć komórek w komórkach THP-1 i BEAS-2B z towarzyszącą peroksydacją lipidów błony komórkowej, choć w stosunkowo wysokich stężeniach (do 200 μg / ml). Autorzy wykazali również, że hGO było bardziej podatne niż inne materiały na wywoływanie zapalenia płuc, któremu towarzyszyło peroksydacja lipidów w makrofagach pęcherzyków płucnych. (112) Tak więc zawartość rodników węglowych odgrywa ważną rolę w toksyczności GO.
Oprócz pierwotnych makrofagów, wpływ GO badano na liniach komórkowych podobnych do makrofagów. Chen i in. odkryli, że małe GO (350 nm) indukowało tworzenie małych wakuoli w komórkach RAW264.7 bez powodowania widocznej śmierci komórki. (113) Zwiększenie stężenia GO spowodowało powstanie większej liczby wakuoli i znaczną śmierć komórek. Ponadto leczenie GO wywołało sygnalizację TLR i wywołało w konsekwencji odpowiedzi cytokin. Analiza molekularna wykazała, że TLR4 i TLR9 oraz ich dalsze mediatory sygnałowe MyD88, TRAF6 i NFkB odegrały kluczową rolę w reakcjach zapalnych wywołanych przez GO. (113) Zostało to potwierdzone w kolejnym badaniu, w którym wykazano, że martwicza śmierć komórki jest pośredniczona przez aktywację TLR4. (114) Natomiast duże GO (średni wymiar boczny ∼1 μm) nie aktywowało reporterowych linii komórkowych TLR2 lub TLR4, podczas gdy jednościenne nanorurki węglowe (z koroną białkową lub bez) aktywowały sygnalizację TLR z późniejszym uwalnianiem chemokin. (115) Adsorpcja białek biokorona przypomina proces opsonizacji, w którym mikroorganizmy lub komórki apoptotyczne są "znakowane" do fagocytozy przeciwciałami, czynnikami dopełniacza lub innymi rozpuszczalnymi białkami. (116,117) Wpływ adsorpcji białek lub tworzenia biokorony na interakcje komórkowe GBM został zbadany w kilku badaniach z wykorzystaniem ludzkich linii komórkowych. Hu i in. przygotowali GO przy użyciu metody Hummersa i zmierzyli ilość białka modelowego, albuminy surowicy bydlęcej (BSA), zaadsorbowanej do GO. Okazało się, że nośność była odpowiednio ∼9-krotnie i ∼1,8-krotnie wyższa niż w przypadku BSA dla wielościennych i jednościennych nanorurek węglowych. (118) Dane sugerują, że GO posiada wyjątkowo wysoką zdolność adsorpcji wynikającą ze struktury 2D, która zapewnia bardzo wysoki stosunek powierzchni do objętości. Ponadto GO posiada wiele defektów powierzchniowych, które mogą służyć jako miejsca wiązania białek, co może przyczynić się do zaobserwowanych różnic w zdolności adsorpcji białek GO i nanorurek węglowych. W innym badaniu adsorpcja białek została potwierdzona przy użyciu podejść eksperymentalnych i teoretycznych, a autorzy zaproponowali, że pokryte białkiem arkusze GO nie mają zdolności do destrukcyjnych interakcji błonowych ze względu na wzrost grubości arkuszy GO i zmniejszenie dostępnej powierzchni GO, zamiast tego odsłaniając głównie hydrofilowe powierzchnie, które mogą prowadzić do bardziej łagodnych interakcji z fosfolipidami błonowymi. (119) Aby poprawić biokompatybilność nieskazitelnego GO, Xu i in. przygotowali serię pochodnych GO, w tym aminowane GO (GO-NH2), funkcjonalizowany poli(akrylamid) GO (GO-PAM), funkcjonalizowany poli(kwas akrylowy) GO (GO-PAA) i poli(glikol etylenowy) funkcjonalizowany GO (GO-PEG) i porównał ich toksyczność z nieskazitelnym GO. (120) Spośród tych pochodnych GO, GO-PEG i GO-PAA wywoływały mniejszą toksyczność niż nieskazitelne GO, a GO-PAA był najbardziej biokompatybilnym materiałem. Sugerowano, że różnice w biokompatybilności wynikają z różnicowych składów białka koronowego, utworzonego na ich powierzchniach, które determinują ich interakcje komórkowe i działanie prozapalne. (120) W innym niedawnym badaniu powlekanie GO współczynnikiem dopełniacza H zapewniło prawie całkowitą ochronę (redukcja >90%) przed aktywacją dopełniacza, co sugeruje, że efekt "ukrycia" można osiągnąć poprzez celowe tworzenie biokorony. (121) Natomiast powlekanie GO albuminami surowicy osiągnęło umiarkowaną ochronę (redukcja ∼40%), podczas gdy immunoglobulina G kilkakrotnie wzmacniała aktywację dopełniacza.
W kilku badaniach wykazano, że pegylacja zmniejsza cytotoksyczne działanie GO na makrofagi. (122−124) Jednak niedawny raport sugerował, że PEGylacja małych płatków GO (jednowarstwowych, ∼200 nm w rozmiarze bocznym) spowodowała stymulację silnej odpowiedzi cytokin, mimo że nie została zinternalizowana przez makrofagi. (125) Autorzy przeprowadzili obszerne symulacje dynamiki molekularnej nieskazitelnego i pegylowanego GO w obecności błon lipidowych. PEGylated GO wydaje się preferencyjnie adsorbować i częściowo wprowadzać do błon komórkowych, wzmacniając w ten sposób interakcje z stymulującymi receptorami powierzchniowymi. Autorzy wysunęli również hipotezę, że integryna αvβ8 bierze udział w inicjowaniu transdukcji sygnału związanej z wiązaniem membranowym PEGylated GO. (125) Ogólnie rzecz biorąc, wyniki te są zaskakujące, ponieważ sugerują, że PEGylacja nie prowadzi do pasywacji, ale zamiast tego może prowadzić do aktywacji makrofagów. Oczywiście nie tylko charakterystyka materiału macierzystego (GO), ale także modyfikacja powierzchni (tj. Morfologia i gęstość łańcuchów PEG na powierzchni GO) powinny być dokładnie ocenione, a zanieczyszczenie endotoksynami powinno zostać wykluczone.
Makrofagi należą do pierwszej linii wrodzonej obrony immunologicznej przed patogenami lub obcymi materiałami. (111) Większość badań na makrofagach przeprowadzono przy użyciu linii komórkowych podobnych do makrofagów lub makrofagów pochodzących z monocytów. Jednak makrofagi pęcherzykowe są prawdopodobnie jednym z pierwszych typów komórek, wraz z komórkami nabłonkowymi, które oddziałują z GBM, docierając do płuc po ekspozycji płucnej. Badania nad makrofagami pęcherzykowymi są rzadkie, ale Weimann i in. przeprowadzili badania z wykorzystaniem szczurzej linii komórek makrofagów pęcherzykowych NR8383 jako modelu do przewidywania toksyczności płucnej 18 różnych nanomateriałów nieorganicznych, w tym nanopłytek grafitu i odróżniania aktywnych od pasywnych nanomateriałów. (126) Nanopłytki grafitu (płatki <30 μm) zostały sklasyfikowane jako materiały pasywne in vitro. Neutrofile są jednymi z pierwszych komórek, które są rekrutowane w drogach oddechowych po ekspozycji płuc na GBM, a także odgrywają kluczową rolę w stanach zapalnych w wielu innych tkankach. Co ciekawe, ostatnie badania wykazały, że gdy arkusze GO oddziałują z izolowanymi ludzkimi neutrofilami, powoduje to zależną od dawki utratę żywotności komórek i zależne od wielkości tworzenie neutrofilowych pułapek zewnątrzkomórkowych (NET). (127) NET składają się z chromatyny jądrowej ozdobionej białkami granulek, takimi jak elastaza neutrofilowa (NE) i mieloperoksydaza (MPO), a struktury te są zwykle wykorzystywane przez neutrofile do zewnątrzkomórkowego niszczenia patogenów. W tym ostatnim badaniu efekty GO przypisano utlenianiu cholesterolu w błonie plazmatycznej, o czym świadczy spektrometria mas jonów wtórnych (ToF-SIMS) narażonych komórek. (127) To ostatnie badanie podkreśla znaczenie bezpośrednich interakcji błonowych materiałów 2D i sugeruje, że komórki odpornościowe mogą reagować na takie materiały w sposób porównywalny z odpowiedziami immunologicznymi na bakterie i grzyby.
W przeciwieństwie do GO, istnieje stosunkowo mniej badań nad grafenem i jego wpływem na układ odpornościowy. Ponieważ grafen jest zbyt hydrofobowy, aby uzyskać jednorodne dyspersje w roztworach wodnych, konieczne jest zastosowanie odpowiednich biokompatybilnych surfaktantów lub cząsteczek powłokowych. W ostatnich badaniach naukowcy z Graphene Flaghsip odkryli, że FLG uzyskany przez bezrozpuszczalnikową obróbkę mielenia kulowego grafitu w obecności melaminy, a następnie rozproszonej w pożywce hodowli komórkowej, jest w stanie specyficznie zabijać monocyty przy zachowaniu żywotności makrofagów. (128) Zdolność FLG do wywoływania śmierci komórek monocytów została wykorzystana do selektywnego zabijania monocytoidowych komórek nowotworowych izolowanych od pacjentów dotkniętych białaczką mielomonocytową. Jednym z najbardziej biokompatybilnych surfaktantów stosowanych do dyspergowania nanomateriałów jest pluronowy F108. Stwierdzono, że ekspozycja makrofagów na grafen w 1% pluronie zmniejsza żywotność komórek w sposób zależny od dawki. Grafen ten znacząco stymulował wydzielanie cytokin Th1/Th2 i chemokin oraz zmieniała się morfologia naiwnych makrofagów, ze zmniejszoną zdolnością do przylegania do macierzy zewnątrzkomórkowej i osłabioną zdolnością fagocytarną. (129) Ten sam rodzaj materiału, ponownie rozproszony w 1% pluronic, może wywoływać efekty cytotoksyczne z rozpraszaniem potencjału błony mitochondrialnej i wzrostem wewnątrzkomórkowych reaktywnych form tlenu (ROS), powodując apoptozę. (130) Grafen lub grafen, który przeszedł bezpośredni proces utleniania w celu wprowadzenia natlenionych gatunków na jego powierzchnię, był również testowany po dyspersji w środowisku fizjologicznym. Oba materiały nie powodują przedwczesnej aktywacji lub supresji komórek odpornościowych do 75 μg / ml po 72 godzinach inkubacji. Makrofagi wykazały stosunkowo wysoki wewnątrzkomórkowy wychwyt utlenionego, hydrofilowego grafenu w porównaniu z hydrofobowym grafenem, który okazał się być zatrzymywany głównie na powierzchni komórki i indukował apoptozę za pośrednictwem ROS powyżej 50 μg / ml. (131) Gdy grafit jest tylko częściowo złuszczony, materiał w zakresie wielkości bocznej mikrometru składający się z wielowarstwowych warstw ułożonych arkuszy grafenu (błędnie nazywanych nanografitem) może zostać wyizolowany. Dalsza obróbka mocnym kwasem wytwarza utleniony (mikro)grafit. Wykazano, że oba typy (mikro) grafitu wywołują słabą cytotoksyczność z zależnym od dawki prozapalnym uwalnianiem cytokin. (132) Li i in. zbadali interakcje mikroarkuszy grafenu i FLG z makrofagami i innymi typami komórek oraz z modelowymi błonami lipidowymi, łącząc symulacje dynamiki molekularnej z konfokalnym obrazowaniem fluorescencyjnym i obrazowaniem mikroskopowym elektronów. (133) Eksperymenty obrazowania sugerowały wychwyt FLG do komórek. Autorzy spekulowali, że zdolność dużych mikroarkuszy grafenowych do penetracji i wchodzenia do komórek, udokumentowana eksperymentalnie i poprzez symulacje, może prowadzić do zaburzeń cytoszkieletu, upośledzenia ruchliwości komórek, upośledzenia funkcji bariery nabłonkowej lub innych "efektów geometrycznych i sterycznych". (133) Jednak brak testów żywotności komórek uniemożliwił jakiekolwiek ilościowe określenie możliwego uszkodzenia komórek.
Wysokowydajne technologie zrewolucjonizowały analizę komórek odpornościowych i ich złożonych interakcji. W związku z tym kompleksowa analiza interakcji układu odpornościowego z nanomateriałami jest możliwa tylko dzięki przyjęciu podejścia biologii systemowej i wysokowydajnych narzędzi, które umożliwiają multipleksową analizę typu komórki, stanu aktywacji komórek i rozpuszczalnych mediatorów stymulacji / hamowania komórek odpornościowych. W niedawnym badaniu przeprowadzonym w ramach zaproszenia JTC 2015 FLAGERA (projekt G-Immunomics), Orecchioni i in. zbadali wpływ na ludzkie komórki odpornościowe dwóch typów dokładnie scharakteryzowanych arkuszy GO, różniących się bocznym rozkładem wielkości [mały GO (GO-S) 100-500 nm i duży GO (GO-L) 1-10 μm], stosując szeroki zakres testów, w tym analizę mikromacierzy całego genomu i cytometrię masową pojedynczych komórek. (134) Stwierdzono, że ekspozycja komórek jednojądrzastych krwi obwodowej od zdrowych dawców na małe arkusze GO ma bardziej znaczący wpływ w porównaniu z dużymi arkuszami GO, co znajduje odzwierciedlenie w regulacji w górę krytycznych genów zaangażowanych w odpowiedzi immunologiczne i uwalnianie cytokin prozapalnych, IL-1β i TNF-α. Odkrycia te zostały potwierdzone przez podejścia genomiczne wykorzystujące limfocyty T Jurkat jako przedstawiciela adaptacyjnego układu odpornościowego i komórek THP-1, monocytowej linii komórkowej reprezentatywnej dla wrodzonego układu odpornościowego. W badaniach mikromacierzy zidentyfikowano aktywację niektórych istotnych szlaków immunologicznych skorelowanych z chemotaksją limfocytów T / migracją limfocytów T, regulacją chemotaksji limfocytów T i szlakami chemotaksji leukocytów. (134) Praca ta sugeruje, że małe GO może wywołać wrodzoną, a także adaptacyjną odpowiedź wzmacniającą silną rekrutację komórek odpornościowych, potencjalnie zapewniając pierwszy krok w kierunku niekonwencjonalnych strategii immunoterapii opartych na nanotechnologii. Ponadto, dzięki zastosowaniu cytometrii masowej pojedynczych komórek, możliwe było przeprowadzenie wielowymiarowych eksperymentów cytometrycznych, w których możliwe było jednoczesne badanie 15 populacji komórek odpornościowych z zapytaniem 30 markerów na poziomie pojedynczej komórki. (134) GO spowodowało szeroką, niespecyficzną dla komórek aktywację, wyzwalając produkcję wszystkich cytokin analizowanych w wielu różnych populacjach komórek. Po funkcjonalizacji powierzchni dwóch GO z grupami aminowymi (GO-NH2), materiały te były bardziej specyficzne, wpływając na wytwarzanie zaledwie kilku cytokin w wybranych subpopulacjach komórek. Podsumowując, badania te potwierdziły, że funkcjonalizacja GO znacząco wpłynęła na liczbę transkryptów zmienionych przez grafen. (134) Ponadto funkcjonalizacja GO z grupami aminowymi zwiększyła biokompatybilność. Badanie stanowi podstawę innowacyjnego podejścia do wielowymiarowej, wysokoprzepustowej analizy wpływu GBM na komórki odpornościowe (ryc. 4).

Ryc. 4

Ryc. 4. Analiza immunologicznego wpływu grafenu za pomocą cytometrii masowej pojedynczych komórek. SPADE (spanning tree, progression analysis of density-normalized events) algorytm grupowania analiza istotnie wydzielanych cytokin. Wykresy drzewa pokazują różne subpopulacje komórek odpornościowych, a rozmiar każdej gromady w drzewie wskazuje względną częstotliwość komórek, które mieszczą się w granicach wymiarowych granic węzłów. Kolor węzła jest skalowany do mediany intensywności ekspresji znacznika komórek w każdym węźle, wyrażonej jako procent maksymalnej wartości w zbiorze danych: (a) IL-6; b) TNF-α oraz c) MIP-1β dla GO (po lewej) i GO-NH2 (po prawej). Przedruk za zgodą ref (134). Prawa autorskie 2017 Nature Publishing Group.

Ogólnie rzecz biorąc, porównując wyniki różnych badań nad GBM (powyżej i odsyłając do informacji uzupełniających), toksyczność tej klasy materiałów wobec makrofagów, w szczególności, wydaje się być mniej wyraźna w porównaniu z wpływem nanorurek węglowych. W przypadku innych komórek immunologicznych dostępnych jest tylko kilka badań. Jednak badania przeprowadzone w Graphene Flagship wykazały różnice w toksyczności w zależności od bocznych wymiarów GBM, choć trudno to zakwalifikować jako efekt "podobny do włókna". Ponadto, jak omówimy w następnej sekcji, GBM są podatne na biodegradację, co oznacza, że materiały te nie są biotrwałe.

Biodegradacja materiałów na bazie grafenu

Biodegradacja nanomateriałów jest tematem o dużym znaczeniu zarówno w toksykologii, jak i w nanomedycynie. Sam fakt, że niektóre nanomateriały na bazie węgla, takie jak jednościenne nanorurki węglowe, są podatne na degradację przez komórki odpornościowe, odróżnia je od azbestu, który nie ulega degradacji w systemach biologicznych. (9) Chociaż przeprowadzono pewne badania nad GBM w tym zakresie, opis cech strukturalnych różnych materiałów stosowanych w każdym badaniu biodegradacji ma kluczowe znaczenie dla racjonalizacji wyników. Tutaj skupiamy naszą dyskusję na degradacji GBM, podkreślając rolę trzech podstawowych właściwości materiału, tj. liczby warstw grafenu, średniego wymiaru bocznego i atomowego stosunku C / O (rysunek 1) (22) (tekst pomocniczy i rysunek S3).
Kotchey i in. stwierdzili, że niskie stężenia peroksydazy chrzanowej (HRP) mogą degradować GO, podczas gdy zmniejszone GO nie miało to wpływu. (135) Różne interakcje między GO lub rGO z aktywnym miejscem HRP zostały zaproponowane jako główna przyczyna tych różnic w podatności na degradację. Zhang i in. badali wpływ grafenu, GO i rGO na stabilność HRP. Co ciekawe, podczas gdy zarówno grafen, jak i GO zmniejszały stabilność enzymu, rGO był w stanie zachować aktywność katalityczną enzymu, prawdopodobnie poprzez wymiatanie rodników ponadtlenkowych, chroniąc w ten sposób enzym przed utlenianiem. (136) Li i in. zbadali, w jaki sposób powłoki powierzchniowe wpływają na cytotoksyczność i biodegradację GO i jego pochodnych. (137) Chociaż nieskazitelny GO powodował znaczną toksyczność dla makrofagów podobnych do komórek U937 (aczkolwiek w bardzo wysokich dawkach, tj. 100 lub 200 μg / ml), powlekanie GO PEG lub BSA osłabiało toksyczność. Z drugiej strony, zarówno GO, jak i GO powlekane BSA okazały się odporne na biodegradację indukowaną HRP. (137) Aby to obejść, autorzy sprzężyli PEG z GO poprzez rozszczepialne wiązanie dwusiarczkowe, uzyskując GO-SS-PEG o znikomej toksyczności i znacznej degradowalności po inkubacji z HRP i H2O2. Funkcjonalizację można również wykorzystać do projektowania systemów zdolnych do "przyciągania" enzymów w kierunku zmodyfikowanej powierzchni GO. W niedawnym badaniu z Graphene Flagship, Kurapati i in. wykazali zwiększoną degradację GO po funkcjonalizacji kumaryną i katecholem, które są naturalnymi ligandami HRP. (138) Kurapati i in. wykazali również, że MPO, ludzki enzym wydzielany przez aktywowane neutrofile, może degradować GO. W tym przypadku stwierdzono, że wodna dyspergowalność materiału odgrywa kluczową rolę w procesie biodegradacji. (139) Oceniono trzy różne GO o podobnych wymiarach bocznych i współczynnikach C/O, ale różnych grubościach, a dwa wysoce rozproszone materiały uległy całkowitej lub prawie całkowitej degradacji po 24 godzinach, podczas gdy w przypadku próbki zbiorczej wystąpiły jedynie ograniczone zmiany strukturalne. (139) Niedawno naukowcy z Graphene Flagship poinformowali, że jednowarstwowe arkusze GO o różnych wymiarach bocznych mogą być łatwo degradowane przez izolowane ludzkie neutrofile stymulowane do produkcji NET lub aktywowane do poddania się degranulacji wraz z uwolnieniem MPO. (140) Ponadto wykazano, że produkty uboczne degradacji GO są niegenotoksyczne dla ludzkich komórek płucnych. Na podstawie tych wyników in vitro można zasugerować, że wdychanie GO z rekrutacją neutrofili i makrofagów może potencjalnie prowadzić do wewnątrz- lub zewnątrzkomórkowego trawienia GO, co może złagodzić ogólny wpływ na płuca, jak wcześniej wykazano w przypadku niektórych nanorurek węglowych. (9) Rzeczywiście, wykazano, że utlenianie i usuwanie jednościennych nanorurek węglowych z płuc zwierząt z niedoborem MPO po aspiracji gardła było znacznie mniej skuteczne po 28 dniach, podczas gdy odpowiedź zapalna była bardziej wyraźna niż u myszy typu dzikiego C57Bl / 6. (141) Dalsze badania w celu oceny degradacji in vivo i klirensu GO są uzasadnione.
Girish i in. ocenili degradację grafenu in vivo. (91) Przed podaniem wykazano, że grafen funkcjonalizowany karboksylem o rozmiarze bocznym ∼200 nm jest dobrze rozproszony w środowisku wodnym, ale 24 godziny po wstrzyknięciu można było wykryć duże agregaty o rozmiarach do 10 μm w różnych narządach. Konfokalne obrazowanie Ramana przeprowadzono w celu zidentyfikowania stopniowego rozwoju zaburzeń strukturalnych występujących w okresie 3 miesięcy w płucach, wątrobie, nerkach i śledzionie myszy narażonych na wstrzyknięcie dożylne do grafenu. Autorzy argumentowali, że degradacja grafenu była głównie koordynowana przez makrofagi w różnych narządach. (91) Specyficzny mechanizm nie został ujawniony, ale należy zauważyć, że wcześniejsze badania wykazały, że jednościenne i wielościenne nanorurki węglowe mogą być trawione przez makrofagi przez szlak napędzany nadtlenoazotynami, który zależy od aktywacji oksydazy NADPH i iNOS. (142,143)
Potencjał degradacji GO badano również przy użyciu bezkomórkowych systemów utleniających, takich jak reakcja foto-Fentona (144) lub podchloryn sodu (NaClO), potocznie zwany wybielaczem. (145) W pierwszym przypadku (potencjał utleniający OH = 2,80 V), tylko 3 dni wystarczyły do całkowitej degradacji GO. (144) Wykorzystując FTIR, spektrometrię mas i NMR, zaproponowano potencjalne struktury produktów utleniania, które składały się z utlenionych wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Zamiast tego potrzeba było siedmiu dni, aby rozkład GO przy użyciu 1% NaClO w wodzie (potencjał utleniania HClO/Cl = 1,48 V). (145) Jednak GO uległ degradacji szybciej niż utlenione wielościenne nanorurki węglowe. Degradacja mikrobiologiczna jest kolejnym obiecującym sposobem degradacji GBM, ponieważ nie wymaga kontrolowanych warunków, takich jak kontrolowana temperatura i pH. Lalwani i in. poinformowali, że utlenione i zredukowane nanowstążki GO (GO-NR i rGO-NR) zostały zdegradowane przez peroksydazę ligniny, enzym uwalniany z grzyba białej zgnilizny. (146) Analiza spektroskopowa Ramana wykazała, że w ciągu 96 godzin GO-NR i rGO-NR uległy odpowiednio całkowitej i częściowej degradacji przez peroksydazę ligninową. Ponadto Liu i in. wykazali, że bakterie rozkładające naftalen mogą rozkładać materiały grafitowe dzięki mechanizmowi opartemu na przenoszeniu elektronów. (147) Co ciekawe, grafit, GO i rGO wykazały różne szybkości utleniania i degradacji po inkubacji ze szczepem bakteryjnym przez 14 dni. Podsumowując, badania te sugerują potencjał degradacji GBM uwalnianych do środowiska.
Podsumowując, badania przeprowadzone w ciągu ostatnich kilku lat wyraźnie wykazały, że wewnątrz- i zewnątrzkomórkowa degradacja GO może być wykonywana przez komórki odpornościowe. Konieczne są jednak dalsze badania nad degradacją innych GBM o określonych właściwościach z wykorzystaniem odpowiednich modeli in vitro i in vivo, aby lepiej zrozumieć możliwe zagrożenia związane z długoterminową biotrwałością takich materiałów i uczynić je bezpieczniejszymi z założenia.

Efekty skórne materiałów na bazie grafenu

Skóra jest główną barierą między ludzkim ciałem a środowiskiem i może być uważana za jedno z najważniejszych miejsc narażenia na GBM, nie tylko w środowisku zawodowym. (148,149) Biorąc pod uwagę chemiczny charakter GBM, podrażnienie skóry można uznać za najbardziej prawdopodobny wynik po narażeniu skórnym. Nie można jednak wykluczyć działania uczulającego na skórę w świetle skłonności GBM do interakcji z białkami. (150,151) Rzeczywiście, kontakt skóry z pokrewnymi materiałami, takimi jak grafit i nanorurki węglowe, był związany z zaburzeniami skóry, np. kontaktowym zapaleniem skóry. (152,153)
Obecnie dostępne są ograniczone dane toksykologiczne dotyczące GBM na poziomie skóry. Większość badań to badania in vitro keratynocytów skóry i (lub) fibroblastów. Liao i in. ocenili wpływ panelu różnych GO uzyskanych metodą Hummersa (wymiar boczny: 871–1678 nm; grubość: 1–10 nm) i arkuszy grafenu wytwarzanych w procesie odwadniania GO (średni wymiar boczny: 4312 nm; grubość: do 10 nm) na fibroblasty skóry. (66) Autorzy wykazali, że po 24 godzinach ekspozycji grafen wywołuje efekt cytotoksyczny większy niż GO, prawdopodobnie z powodu wyraźniejszej tendencji do agregacji. W kolejnych badaniach, przeprowadzonych w ramach Graphene Flagship, oceniano wpływ trzech GO uzyskanych metodą Hummersa (wymiary boczne: 622–979 nm) i jednej próbki FLG (średni wymiar boczny: 552 nm) w spontanicznie unieśmiertelnionych ludzkich keratynocytach. (154) Wszystkie materiały wywoływały znaczący efekt cytotoksyczny, choć o różnych mocach. Potencjał cytotoksyczny zależał głównie od stanu oksydacyjnego GBM, przy czym FLG był znacznie mniej cytotoksyczny niż GO. Ponadto, stosując różne testy in vitro, wyniki wykazały, że FLG i GO były w stanie wywołać znaczną dysfunkcję mitochondriów po trwałym uszkodzeniu błony plazmatycznej. (154) Efekty te wydają się zależeć od znacznej produkcji reaktywnych form tlenu poprzez selektywną aktywację enzymów oksydacyjnych opartych na flawoproteinach, takich jak dehydrogenaza NADH i oksydaza ksantynowa, przez FLG (średni wymiar boczny: 391 nm) i GO (średni wymiar boczny: 979 nm). (155) Efekty te są prawdopodobnie spowodowane bliższą interakcją z błoną plazmatyczną, jak sugerowano w poprzednim badaniu wykorzystującym symulacje dynamiki molekularnej, a także obrazowanie mikroskopem elektronowym, pokazując zdolność grafenu o mikrorozmiarach do interakcji z błoną plazmatyczną pierwotnych ludzkich keratynocytów. (133)
Do tej pory opublikowano tylko jedno badanie in vivo dotyczące wpływu GBM na skórę. W tym badaniu GO (wymiar boczny: 250–1750 nm; grubość: 2 nm) wstrzyknięto do skóry właściwej rosnących pierzastych miejsc kurcząt, zapewniając minimalnie inwazyjny model do badania miejscowej reakcji immunologicznej / zapalnej. (156) Odpowiedź oceniano na podstawie rodzaju i względnej ilości leukocytów w miejscu wstrzyknięcia śródskórnego. Wyniki wykazały zwiększoną infiltrację limfocytów i makrofagów w miejscu wstrzyknięcia do 2 dni po wstrzyknięciu, stopniowo zmniejszając się między 4 a 7 dniem. Jakościowe i ilościowe aspekty infiltracji leukocytów sugerowały odpowiedź immunologiczną za pośrednictwem komórek, prawdopodobnie zainicjowaną przez interakcje GO z białkami gospodarza. (156) Mimo że dostępne dane nie są wystarczające do określenia istotnej toksyczności GBM po narażeniu skórnym, ich zdolność do inicjowania odpowiedzi immunologicznej po wstrzyknięciu przez skórę budzi obawy dotyczące zastosowań GBM.
Ogólnie rzecz biorąc, obecnie dostępna literatura, ograniczona do jednego badania in vivo i kilku badań in vitro, nie jest wystarczająca do wyciągnięcia jakichkolwiek wniosków na temat zagrożenia związanego z narażeniem skóry na GBM.

Płucne działanie materiałów na bazie grafenu

Spośród różnych dróg niezamierzonego narażenia na nanomateriały w warunkach zawodowych drogi wzbudzające największe obawy budzi wdychanie. Długa historia badań nad wpływem zanieczyszczenia powietrza i najdrobniejszych cząstek na zdrowie płuc u ludzi potwierdza pogląd, że cząstki o rozmiarach nano- i mikronowych mogą powodować uszkodzenie płuc (przegląd w ref (97)). GBM nie są zwolnione z tych obaw, ponieważ materiały te są dostępne w handlu jako lotne proszki często określane jako nanoproszki lub zawiesiny / dyspersje nanopłytek grafenowych (GNP), GO lub rGO - najczęściej na bazie wody. Ta sekcja skupi się na badaniach oceniających wpływ GBM na płuca po ekspozycji układu płucnego wspólnymi drogami (tj. dotchawiczą, jamy ustnej i gardła, inhalacją) lub przy użyciu modeli odtwarzających potencjalne konsekwencje narażenia płucnego (tj. Doopłucnowe, dootrzewnowe). Płucne skutki GBM wstrzykiwanych dożylnie nie będą tutaj omawiane, ponieważ ten temat został wcześniej omówiony przez innych. (18,157)
Roberts i in. ocenili toksyczność płucną i ogólnoustrojową trzech rodzajów struktur podobnych do płytki grafitowej (warstwy 20 μm / 72, warstwy 5 μm / 84, warstwy 1-2 μm / 28) u myszy po aspiracji gardłowej. (158) Toksyczność była zależna od dawki, przy czym najniższa dawka (4 μg / myszy) nie wywoływała odpowiedzi toksycznej, podczas gdy najwyższa dawka (40 μg / myszy) powodowała zależne od wielkości zapalenie płuc. Niekorzystne działania płucne i ogólnoustrojowe obserwowane we wczesnych punktach czasowych przy najwyższej dawce wykazywały oznaki ustąpienia dla wszystkich materiałów. Pomimo utrzymywania się wszystkich trzech materiałów nie zaobserwowano ani zwłóknienia, ani zmian ziarniniakowatych. Autorzy podkreślili, że nie tylko rozmiar, ale także reaktywność powierzchni i aglomeracja są ważne do rozważenia podczas badania GBM. (158) Schinwald i in. badali duże płytki grafenu (1-10 μm, 10 warstw) po wkropleniu jamy ustnej i gardła myszom, aby ocenić ich wpływ na płuca. (159) Po 1 dniu do płuc rekrutowano dużą liczbę leukocytów polimorfojądrowych, głównie neutrofili i eozynofilów, a poziom cytokin był zwiększony. Ze względu na kształt płytek grafenu autorzy postawili hipotezę, że ich wychwyt przez makrofagi może być upośledzony, co prowadzi do "sfrustrowanej fagocytozy". Rzeczywiście, badanie makrofagów opłucnej narażonych myszy wykazało oznaki sfrustrowanej fagocytozy po ekspozycji na płytki grafenu, podczas gdy nanocząsteczkowa sadza była w pełni pobierana przez komórki. (159) Jednak przy użyciu tych samych materiałów ci sami autorzy nie zaobserwowali stanu zapalnego w 7 dni lub 6 tygodni po ekspozycji po aspiracji gardła. (160) W tych punktach czasowych nie było już żadnych oznak stanu zapalnego w płucach. Podobnie, nie było zwłóknienia pomimo oczywistego utrzymywania się dużych ilości płytek grafenu w drogach oddechowych. Co ważne, w jamie opłucnej nie było śladu materiałów (ani po 1 dniu, ani po 6 tygodniach). Wynik ten wskazywał zatem, że płytki grafenu nie były w stanie przemieszczać się do przestrzeni opłucnej, zapobiegając w ten sposób indukowaniu ziarniniaka na międzybłonku opłucnej, co jest cechą patogenności azbestu. Z drugiej strony, po wstrzyknięciu bezpośrednio do przestrzeni wewnątrzopłucnej, płytki grafenu indukowały powstawanie dużego ziarniniaka (wskazującego na stan zapalny) na powierzchni międzybłonka opłucnej i nieadhezyjnych aglomeratów komórek / cząstek rozetowych (wskazujących na sfrustrowaną fagocytozę) w jamie opłucnej. (159)
Mao i in. podawano FLG (wymiar boczny: 60–590 nm; grubość: 1–4 nm, stosunek C/O: 14,8) myszom poprzez aspirację dotchawiczą (83) (wspierający rysunek S4). Podczas gdy niska dawka (5 μg / zwierzę) nie powodowała żadnych uszkodzeń płuc, wysoka dawka (50 μg / zwierzę) indukowała rekrutację komórek i uszkodzenie płuc. Analiza histopatologiczna odcinków płuc po 1 dniu potwierdziła brak uszkodzeń po ekspozycji na niskie dawki, pomimo obciążenia materiałowego. Natomiast płuca wystawione na działanie dużej dawki FLG wykazywały uszkodzenia śródmiąższowe i miąższowe, z dużą ilością makrofagów w pęcherzykach płucnych w dniu 1. Płuca wystawione na działanie dużej dawki FLG powoli wracały do zdrowia, z uszkodzeniem nadal obecnym po 7 dniach, ale znikającym do 28 dnia, pomimo utrzymującego się obciążenia szacowanego na prawie połowę dawki początkowej. (83) Podobnie, utrzymywanie się w płucach do 28 dni po ekspozycji na pojedynczy bolus obserwowano w innym badaniu nanopłytek FLG (średni wymiar: 325 nm; grubość: 3–4 nm). (161) Pomimo utrzymywania się materiałów nie obserwowano zmian w płucach (np. ziarniniak lub zwłóknienie). W badaniu uzupełniającym zwierzęta były narażone na podobny FLG i oceniane w dniu 90 po pojedynczej ekspozycji na bolus. (162) Nastąpił wzrost odsetka limfocytów w płynie BAL u zwierząt leczonych najniższymi dawkami oraz wzrost całkowitej liczby komórek i komórek apoptotycznych w płynie BAL u zwierząt leczonych najwyższą dawką. Podwyższony poziom cytokin i chemokin stwierdzono również 90 dni po ekspozycji u zwierząt leczonych dużymi dawkami. Autorzy doszli do wniosku, że trwałość płucna materiałów, częściowo w makrofagach, była przyczyną płucnej i ogólnoustrojowej odpowiedzi immunologicznej obserwowanej przy najwyższej testowanej dawce. (162)
Wpływ PNB na płuca oceniano również u zwierząt narażonych na działanie inhalacyjne, co jest złotym standardem metody oceny toksyczności płucnej. W pierwszym badaniu szczury były narażone przez 6 godzin na dobę przez 5 dni przy dawce 0,68 lub 3,86 mg/m3 grafen (wielkość boczna: 550 nm, grubość: 8 μm, stosunek C/O: 9,8), co daje dawki osadzające się odpowiednio 18 lub 102 μg. (163) Pomimo obserwacji makrofagów obciążonych grafenem, nie zaobserwowano wpływu na skład komórek BAL lub uwalnianie LDH (wskazujące na uszkodzenie płuc) w 1, 3, 7 lub 28 dni po ekspozycji. W drugim badaniu przeprowadzonym przez tych samych autorów szczury były narażone na PNB (rozmiary boczne do 2 μm, 20-30 warstw, stosunek C / O: 25) przez 6 godzin / dzień, 5 dni / tydzień, przez 4 tygodnie, przy 0,12, 0,47 i 1,88 mg / m3, co prowadzi do oszacowania zdeponowanych dawek odpowiednio 12, 50 i 198 μg. (164) Zwierzęta oceniano po 1, 28 i 90 dniach od ekspozycji. Materiały wziewne znaleziono w makrofagach, ale nie zauważono oznak stanu zapalnego w żadnym punkcie czasowym, niezależnie od zastosowanych dawek. Co ciekawe, materiały wziewne znaleziono również w węzłach chłonnych śródpiersia, co sugeruje translokację materiałów z dróg oddechowych do układu limfatycznego. (164) Translokację GBM do śródpiersiowych węzłów chłonnych obserwowano również po wystawieniu zwierząt na różnego rodzaju nieskazitelne lub funkcjonalizowane PNB poprzez wkraplanie dotchawiczym. (165) Co więcej, zaobserwowano wczesną reakcję zapalną z rekrutacją neutrofili, co było bardziej widoczne w przypadku materiałów funkcjonalizowanych amino.
Utlenione pochodne grafenu zostały również zbadane pod kątem ich potencjalnego wpływu na płuca. Nanoskalowe arkusze GO (wymiar boczny: 10–800 nm, 1–2 warstwy) zaszczepiono myszom dotchawicowo, a ich wpływ na płuca oceniano w różnych punktach czasowych od 1 dnia do 3 miesięcy. (82) Zapalenie pojawiło się już w dniu 1, z zależną od dawki rekrutacją komórek odpornościowych, w tym neutrofili, wraz z objawami ostrego uszkodzenia płuc. Szczyt odpowiedzi zaobserwowano po 2 dniach, powracając do poziomów zbliżonych, ale nadal powyżej poziomów kontrolnych do 7 dnia. Makrofagi obciążone materiałem zaczęły pojawiać się w sekcjach płuc do 7 dnia i nadal były obecne w płucach po 3 miesiącach, chociaż zmniejszenie czerni płuc od dnia 1 do dnia 90 sugerowało trwający proces oczyszczania. Efekty płucne arkuszy GO rozproszonych w wodzie (0,5–2 nm/1 nm) porównano z efektami PNB rozproszonych w wodzie (1,2–5 nm/1–5 nm) lub w 2% pluronicznej F108 w wodzie (1,2–5 nm/1–5 nm). (68) Zwierzęta leczone GO wykazywały ciężkie zapalenie płuc, ale nie wykazywały oznak zwłóknienia. Natomiast PNB były mniej zapalne, a to zostało dodatkowo zminimalizowane, gdy PNB były dobrze rozproszone przy użyciu kopolimeru blokowego pluronowego. Autorzy zasugerowali, że utlenianie grafenu jest głównym czynnikiem przyczyniającym się do jego toksyczności płucnej. (68) Jest to przeciwieństwo poprzedniego badania, w którym koloidalnie stabilne dyspersje jednowarstwowego GO (<500 nm) wstrzykiwano myszom bez oznak stanu zapalnego lub tworzenia ziarniniaka na mezotelium otrzewnowej. (35) Pojedyncze podawanie dotchawicze arkuszy GO (wymiar boczny: 2–3 μm, grubość: 1–2 nm, stosunek C/O: 1,4) lub arkuszy rGO (wymiar boczny: 1–2 μm, grubość: 1–2 nm, stosunek C/O: 8,5) przeprowadzono u myszy. (166) Arkusze GO wywołały silny napływ neutrofili w 18, 54 i 162 μg / mysz, 1 i 3 dni po ekspozycji. Równoległa do tego odpowiedź ostrej fazy płuc. Natomiast arkusze rGO indukowały znacznie mniejszy napływ neutrofili, a napływ neutrofili był tylko statystycznie istotnie zwiększony przy 162 μg / mysz. Jednak wszystkie trzy poziomy dawek indukowały statystycznie istotnie zwiększał napływ neutrofili po 90 dniach od ekspozycji. Nanocząstki sadzy "Printex 90", które mają określoną powierzchnię BET podobną do badanych arkuszy rGO, zostały włączone jako cząstki wzorcowe. Odpowiedź zapalna na arkusze rGO była niższa lub podobna do odpowiedzi na sadzę, podczas gdy w dniu 1 i 3 odpowiedź zapalna na arkusze GO była silniejsza niż odpowiedź zapalna na sadzę. Ponadto stwierdzono uszkodzenie DNA w komórkach płynu BAL zarówno dla arkuszy GO, jak i rGO, podczas gdy nie obserwowano genotoksyczności w tkankach płuc lub wątroby. (166) Jest to interesujące, ponieważ kontrastuje z wcześniejszymi wynikami uzyskanymi in vitro dla tych samych materiałów GO i rGO, przy użyciu mysiej linii komórkowej nabłonka płuc FE1. (167) Oczywiście komórki FE1 nabłonka płuc bardzo różnią się od komórek BAL (tj. Mieszaniny komórek immunokompetentnych), a ta prosta różnica może wyjaśnić rozbieżność między tymi dwoma badaniami. Jednak podobne efekty genotoksyczne odnotowano w przypadku niektórych wielościennych nanorurek węglowych. (168,169) Z drugiej strony, degradację GBM wykazano in vitro i in vivo, (10) a ostatnie badania nie wykazały genotoksyczności w komórkach płuc narażonych na produkty degradacji po trawieniu GO za pośrednictwem MPO. (140)
GBM są produkowane z różnymi wymiarami bocznymi i ważne jest, aby zbadać rolę wielkości w oddziaływaniu płucnym, między innymi dlatego, że inne materiały na bazie węgla, w tym nanorurki węglowe, wyraźnie wykazują toksyczność zależną od wielkości. (6) Ma i in. wyprodukowali jednowarstwowe arkusze GO o trzech różnych wymiarach bocznych (50-400, 300-800 i 700-1400 nm), chociaż tylko większe i mniejsze zostały przetestowane pod kątem ich wpływu na płuca u myszy. (104) Niemniej jednak zaobserwowano wyraźną odpowiedź zależną od wielkości 3 dni po ekspozycji dla wszystkich badanych parametrów (tj. LDH i zawartości białka, poziomów cytokin, rekrutacji komórek w płynie BAL), przy czym większe materiały powodowały więcej działań niepożądanych niż mniejsze. Jest to wyraźny kontrast z niedawnym badaniem in vitro z wykorzystaniem pierwotnych ludzkich makrofagów, w którym ani małe (50-300 nm), ani duże (10-40 μm) arkusze GO nie wywoływały cytokin zapalnych, chyba że komórki zostały najpierw zaszczepione LPS. (39) Niestety, autorzy wspomnianego badania in vivo wykonali badania dopiero po 3 dniach i nie poinformowali o analizie histopatologicznej, pozostawiając otwartą kwestię długoterminowych konsekwencji ostrej odpowiedzi zapalnej, w tym potencjalnej indukcji zwłóknienia. Natomiast Wang i in. porównali duże (1676 nm) i małe (179 nm) arkusze GO i rozproszone BSA (640 nm) w porównaniu z pluronowym F108 rozproszone (45 nm) PNB i poinformowali, że wszystkie materiały, z wyjątkiem PNB rozproszonych w pluronicznym F108, indukowały odkładanie się kolagenu / zwłóknienie 21 dni po aspiracji gardła. (106) Ogólnie rzecz biorąc, rozproszone w F108 PNB były mniej zapalne i nie fibrogenne w porównaniu z rozproszonym PNB BSA, które były zarówno zapalne, jak i fibrogenne, podczas gdy zarówno małe, jak i duże arkusze GO były zapalne i fibrogenne, a duże arkusze GO wywoływały wyraźniejsze efekty niż małe arkusze GO. Ostatnie badania przeprowadzone w Graphene Flagship ujawniły podobne zależne od wielkości odpowiedzi w płucach myszy narażonych drogą donosową na pojedyncze podanie małych (wymiar boczny: 170 nm, grubość: 1 nm, stosunek C/O: 2,2) lub dużych (1723 nm, 1 nm, stosunek C/O: 2,2) arkuszy GO. (170) W tym badaniu duże arkusze GO indukowały więcej infiltracji komórek odpornościowych (głównie neutrofili) w płucach w dniu 1 w porównaniu z małymi arkuszami GO, co doprowadziło do powstania ziarniniaka do dnia 7, który zwiększył się do dnia 28. Jednak w przeciwieństwie do poprzedniego badania, (106) po 28 dniach nie obserwowano zwłóknienia pomimo obecności ziarniniaków w płucach zwierząt leczonych dużym GO. (170) W innym niedawnym badaniu stopień utlenienia powierzchniowego GO oceniono w odniesieniu do toksyczności płucnej. (112) Stąd arkusze GO (wymiar boczny: 334,1 nm, 1 warstwa, stosunek C/O: 1,72) porównano z arkuszami rGO (wymiar boczny: 549,2 nm, 3 warstwy, stosunek C/O: 5,06) lub uwodnionymi arkuszami GO (329,8 nm, 3 warstwy, stosunek C/O: 2,60). Materiały uwodnione wytwarzały największą ilość rodników węglowych i indukowały najwyższą produkcję ROS, podczas gdy zredukowane materiały indukowały najmniejszą ilość wolnych rodników i ROS. Wpływ na płuca oceniano u myszy 40 godzin po pojedynczej ekspozycji na aspirację gardłową w dawce 2 mg / kg dla każdego z trzech materiałów. GBM o najwyższym potencjale prooksydacyjnym (uwodniony GO) spowodowały więcej uszkodzeń płuc w tym ostrym modelu. (112) Ponadto GO i GNP zostały rozpylone na powierzchnię tkanki nabłonkowej płuc w modelu 3D ludzkiego płuca. (171) Późniejsza ocena wykazała, że narażenie na GBM przy dwóch różnych stężeniach narażenia (∼300 i ∼1000 ng/cm2) nie wywoływały żadnych działań niepożądanych w modelu płuc 3D.
Wreszcie, podczas gdy badania in vivo są zazwyczaj przeprowadzane na zdrowych zwierzętach laboratoryjnych, należy również zbadać podatne modele choroby. Shurin i in. zastosowali klasyczny model astmy, w którym albumina jaja kurzego (OVA) jest stosowana jako alergen do badania wpływu jednowarstwowych arkuszy GO (wymiar boczny: 20 nm do 5 μm). (172) Stwierdzono, że GO zaszczepiony doustnie i gardłowo (80 μg / mysz) moduluje alergiczne zapalenie poprzez zmniejszenie odpowiedzi immunologicznej zależnej od Th2, co prowadzi do zwiększonej nadreaktywności dróg oddechowych i przebudowy. Co ciekawe, bez jednoczesnej ekspozycji na alergeny, arkusze GO nie wywoływały żadnych znaczących działań niepożądanych. Ekspozycja na GO podczas uczulenia na OVA zmniejszyła akumulację eozynofili i zwiększyła rekrutację makrofagów w płynie BAL. Ponadto GO zwiększył produkcję makrofagów pęcherzykowych chitynaz związanych z astmą, CHI3L1 i AMCazy. (172)
Podsumowując, wydaje się, że zakres oddziaływania płuc jest bezpośrednio skorelowany ze specyficznymi właściwościami fizykochemicznymi badanych materiałów. Wymiary wydają się być istotnym czynnikiem napędzającym biologiczną reakcję na GBM. Warto zauważyć, że tylko kilka badań do tej pory donosiło o indukcji zwłóknienia, cechy charakterystycznej uszkodzenia płuc, po ekspozycji płuc na GBM. Brak zwłóknienia płuc jest istotną różnicą przy porównywaniu GBM z patogennymi wielościennymi nanorurkami węglowymi (tj. Sklasyfikowanymi przez IARC jako potencjalne czynniki rakotwórcze dla ludzi). (6) Uzasadnione są jednak dalsze systematyczne badania dotyczące długoterminowego wpływu GBM, aby w pełni rozwiązać ten problem.

Wpływ materiałów na bazie grafenu na układ sercowo-naczyniowy

W ciągu ostatnich 20 lat pojawiły się przekonujące dowody na związek między zanieczyszczeniem powietrza, wdychaniem drobnych i najdrobniejszych cząstek, ich wpływem na płuca i chorobami sercowo-naczyniowymi. (173,174) W związku z tym stan zapalny i stres oksydacyjny w układzie płucnym wynikające z wdychania cząstek stałych są wymieniane jako prawdopodobne przyczyny skutków ubocznych dla układu sercowo-naczyniowego. Pomimo ustalonego związku między narażeniem płucnym a chorobą sercowo-naczyniową, informacje dotyczące możliwego wpływu nanomateriałów do wdychania na układ sercowo-naczyniowy pozostają ograniczone. (175) W przypadku GBM niewiele badań do tej pory donosiło o wpływie na układ sercowo-naczyniowy po ekspozycji płucnej. Po pojedynczym wkropleniu dotchawiczym GO (wymiar boczny: 2–3 μm, 2–3 warstwy, stosunek C/O: 1,4) w porównaniu z rGO (wymiar boczny: 1–2 μm, 2–3 warstwy, stosunek C/O: 8,5), Bengtson i in. mierzyli białka odpowiedzi ostrej fazy, biomarkery ryzyka chorób sercowo-naczyniowych. (166) W przeciwieństwie do rGO, arkusze GO wyraźnie indukowały przejściową odpowiedź ostrej fazy, ze znacznym wzrostem tych biomarkerów w dniu 1 i dniu 3, znikając do dnia 28 lub dnia 90. W innym badaniu stwierdzono zwiększoną ekspresję genu ostrej fazy kodującego SAA1 w wątrobie po aspiracji gardłowej płytek grafitu. (158) Te ograniczone wyniki podkreślają potrzebę dalszych badań dotyczących potencjalnego wpływu GBM na układ sercowo-naczyniowy po inhalacji. Oprócz tych badań istnieje tylko kilka badań dotyczących interakcji GBM z komórkami układu sercowo-naczyniowego. Na przykład komórki mięśnia sercowego H9c2 były wystawione na działanie GO (wymiar boczny: 380 nm, stosunek C / O: 0,82) lub rGO (wymiar boczny: 150 nm, stosunek C / O: 1,70) w ostatnim badaniu. (176) Cytotoksyczność była zależna od dawki powyżej 10 μg / ml, a rGO okazał się bardziej toksyczny niż GO i został zinternalizowany w większym stopniu niż GO. Singh i in. badali arkusze GO (wymiar boczny: 0,2-5 μm) i zauważyli silną aktywację i agregację płytek krwi z aktywacją kinaz Src i uwalnianiem wapnia z zapasów wewnątrzkomórkowych. (177) Ponadto stwierdzono, że dożylne wstrzyknięcie GO (250 μg/kg) wywołuje rozległą płucną chorobę zakrzepowo-zatorową u myszy 15 minut po podaniu materiału. Dla porównania, zmniejszone GO było znacznie mniej skuteczne w agregacji płytek krwi w układzie naczyniowym płuc. Autorzy argumentowali, że różnice we właściwościach powierzchni mogą być odpowiedzialne za obserwowane różnice między tymi dwoma materiałami. (177) Jednak nie odnieśli się do możliwej roli biokorony utworzonej na GO lub rGO, chociaż jest prawdopodobne, że oba materiały są "koronowane" w kontakcie z krwią. (10) Natomiast PNB funkcjonalizowane grupami aminowymi nie aktywowały izolowanych ludzkich płytek krwi i nie indukowały płucnej choroby zakrzepowo-zatorowej u myszy po podaniu dożylnym. (178) Ponadto te zawierające aminy PNB nie powodowały hemolizy izolowanych ludzkich krwinek czerwonych dla stężeń tak wysokich, jak 10 μg / ml, podczas gdy arkusze GO powodowały pęknięcie błony RBC nawet przy najniższym stężeniu (2 μg / ml). (178)
Z drugiej strony, w badaniach biodystrybucji przeprowadzonych w Graphene Flagship, nie odnotowano oczywistych ostrych niekorzystnych skutków sercowo-naczyniowych lub hematologicznych po podawaniu jedno- do kilkuwarstwowych arkuszy GO (41,95) lub wielowarstwowy GO u myszy. (40) Qu i in. poinformowali, że zawiesiny GO oparte na PBS i PBS-1% Tween 80 nie powodowały choroby zakrzepowo-zatorowej w płucach myszy po wstrzyknięciu dożylnym. (89) Ponadto PNB i utlenione kwasem PNB nie indukowały ani hemolizy, ani aktywacji i agregacji płytek krwi. (131) Po podaniu dożylnym PEG-GO nie wywoływał hemotoksyczności przez okres 3 miesięcy. (67) Ostatnie badania wykazały, że podczas gdy arkusze GO powodowały hemolizę, powlekanie arkuszy GO pęcherzykami na bazie lipidów łagodziło ten efekt. (179)
Ogólnie rzecz biorąc, brak spójności między opublikowanymi badaniami podkreśla potrzebę skorelowania efektów biologicznych z właściwościami fizykochemicznymi i sugeruje, że potrzebne są dalsze badania nad potencjalnym wpływem GBM na krew i układ sercowo-naczyniowy.

Wpływ żołądkowo-jelitowy materiałów na bazie grafenu

Układ żołądkowo-jelitowy (GI) umożliwia organizmom przyjmowanie pokarmu, trawienie go w celu ekstrakcji i wchłaniania składników odżywczych i niezbędnych pierwiastków, a także wydalanie pozostałych odpadów w postaci kału. Istnieją dwa główne źródła potencjalnego narażenia doustnego na nanomateriały: (i) bezpośrednie spożycie materiałów obecnych w żywności lub uwalnianych z opakowań żywności oraz (ii) pośrednie spożycie materiałów wdychanych. (180,181) Oznacza to, że spożycie doustne jest również istotne w środowisku zawodowym. Większość wdychanych nanomateriałów jest uwięziona w układzie oddechowym i transportowana w górę przez "winę śluzowo-rzęskową", a na koniec połykana lub wykaszlana. Nanomateriały, które dostają się do przewodu pokarmowego, są natychmiast narażone na działanie śliny. Następnie zostaną przetransportowane do żołądka, gdzie zostaną wystawione na jego trudne warunki (pH kwasu żołądkowego, którego głównym składnikiem jest kwas solny, wynosi od 1,5 do 3,5), zanim zostaną przeniesione do jelita cienkiego i grubego, gdzie składniki odżywcze są wchłaniane z bolusa. Kilka czynników, takich jak enzymy trawienne, pH, siła jonowa, związki powierzchniowo czynne oraz rodzaj i ilość przyjmowanego pokarmu, może potencjalnie zmienić właściwości fizykochemiczne nanomateriałów, co należy uwzględnić w ocenie zagrożeń stwarzanych przez nanomateriały po narażeniu drogą pokarmową. (180) Jelito cienkie o strukturze kosmków zapewnia dużą powierzchnię chronioną śluzem o wysokości około 2000 m2, największy w organizmie człowieka, umożliwiający efektywne pobieranie składników odżywczych. Nabłonek jelitowy składa się głównie z enterocytów, komórek kubkowych wytwarzających śluz oraz tzw. komórek mikrofałdowych (komórek M) ważnych dla indukcji skutecznej odpowiedzi immunologicznej. (182) Te ostatnie komórki inicjują odpowiedzi odporności błony śluzowej na błonie wierzchołkowej i umożliwiają transport drobnoustrojów i cząstek przez warstwę komórek nabłonkowych ze światła jelita do blaszki propria, gdzie zachodzą interakcje z komórkami odpornościowymi. (183) Potencjalna absorpcja i drogi translokacji cząstek przez barierę przewodu pokarmowego mogą być szlakami parakomórkowymi lub transkomórkowymi. Oprócz bariery komórkowej, wyściółka śluzu przewodu pokarmowego stanowi ważną i skuteczną barierę biologiczną przeciwko wychwytowi nanocząstek i translokacji do krążenia ogólnoustrojowego. (184) Ważne jest, aby wyjaśnić, w jaki sposób GBM oddziałują z układem GI w porównaniu z innymi cząstkami w celu oszacowania ryzyka dla zdrowia tej klasy materiałów, ale do tej pory dostępnych jest niewiele badań.
Jednym z najczęściej akceptowanych modeli jelitowych in vitro w badaniach farmaceutycznych i toksykologicznych jest ludzka linia komórkowa gruczolakoraka okrężnicy, Caco-2. Ta linia komórkowa może być utrzymywana jako subkonfluentne kultury reprezentujące preenterocyty. Jednak po 3 tygodniach hodowli komórki w pełni różnicują się do enterocytów, przechodząc intensywne zmiany morfologiczne i fizjologiczne, takie jak polaryzacja, tworzenie struktur mikrokosmków oraz zmiany w ekspresji genów i białek w porównaniu z komórkami niezróżnicowanymi. (185) Komórki Caco-2 zostały wykorzystane w licznych badaniach do oceny potencjalnego wpływu nanocząstek na przewód pokarmowy. (186−188) W ostatnich latach opracowano bardziej zaawansowane modele in vitro, takie jak kokultury 3D, (189) organoidy jelitowe lub "mini-guts", (190) lub modele gut-on-a-chip. (191) Istnieje jednak niewiele, jeśli w ogóle, badań nad wpływem GBM przy użyciu takich modeli. Niemniej jednak niektóre ostatnie badania dotyczyły potencjalnej toksyczności GBM przy użyciu modelu komórkowego Caco-2 (wspierającego ryc. S5). Nguyen i in. wystawili komórki Caco-2 na płatki GO w różnym stężeniu (10-500 μg / ml) i zaobserwowali tylko łagodne efekty cytotoksyczne w wyższych stężeniach. (192) Spekulowali, że adsorpcja średnich składników odżywczych w płatkach może być odpowiedzialna za ten obserwowany efekt. W niedawnym badaniu przeprowadzonym w Graphene Flagship wykazano, że wychwyt GBM jest silnie zależny od stanu różnicowania komórek. (81) Niezróżnicowane komórki Caco-2 były w stanie włączyć aglomeraty GO i GNP o wielkości kilku mikrometrów w sposób zależny od dawki, podczas gdy zróżnicowane komórki Caco-2 wykazywały właściwości odstraszające w stosunku do GBM ze względu na obecność gęsto upakowanych mikrokosmków. Sugeruje to, że wybór modeli in vitro ma kluczowe znaczenie dla wyniku badania. Ruiz i in. przeprowadzili test roli powierzchni powlekanych GO w przyczepianiu i proliferacji komórek ssaków. (193) W tym celu szkiełka kontrolne i szkiełka pokryte GO metodą Hummersa zostały umieszczone na naczyniu hodowlanym, do którego dodano komórki gruczolakoraka jelita grubego HT-29. Wyniki pokazały, że folia GO pokryta szkiełkami zwiększyła przyczepność, wzrost i proliferację tych komórek. W celu dalszego wyjaśnienia wpływu właściwości fizykochemicznych GBM na odpowiedzi Caco-2, Kucki i in. zbadali panel GBM (tj. Cztery GO i jeden PNB). (194) Reguły pochodzenia różniły się następującymi parametrami: (i) rozmiarem (od kilkuset nanometrów do kilku mikrometrów w wymiarach bocznych), (ii) materiałem wyjściowym (grafit w porównaniu z nanowłóknem grafitowym), (iii) stosunkiem C/O (około 2 dla próbek GO i 24 dla PNB) oraz (iv) liczbą warstw (grubość: 1 nm do 5 μm). Głównym wynikiem tego badania było to, że wszystkie cztery GO były niecytotoksyczne wobec niezlewających się komórek Caco-2, które są uważane za bardziej wrażliwe niż zróżnicowane komórki. Tylko stosunkowo wysokie stężenia (do 80 μg/ml) wywoływały odpowiedź. Wstępna obróbka materiałów kwasem w celu naśladowania warunków w przewodzie pokarmowym nie wpłynęła na wynik. Z drugiej strony agregaty PNB dały niski poziom ostrej toksyczności przy wysokich stężeniach, co wskazuje, że agregacja, liczba warstw lub stosunek C/O mają bardziej wyraźny wpływ na żywotność komórek niż same wymiary boczne. (194) W innym powiązanym badaniu leczenie GO i FLG sokami trawiennymi w celu symulacji doustnego spożycia nie wywołało zmian strukturalnych / degradacji materiałów, a przewlekła ekspozycja na strawione GBM nie wpłynęła na barierę jelitową Caco-2 pomimo długotrwałej ekspozycji (1 i 5 μg / ml; 2 h co 2 dni do 9 dni). (195)
Mikrobiom jest uważany za nasz "zapomniany narząd", a mikroflora jelitowa bierze udział w regulacji wielu szlaków metabolicznych, sygnalizacyjnych i immunologiczno-zapalnych w gospodarzu, które fizjologicznie łączą jelita, wątrobę, mięśnie i mózg. (196) W niedawnym badaniu in vivo stwierdzono, że GO wywiera łagodniejsze efekty po ekspozycji doustnej w porównaniu z jednościennymi nanorurkami węglowymi (SWCNT) i wielościennymi nanorurkami węglowymi (MWCNT). (197) Co ważne, autorzy zbadali również, czy te nanomateriały na bazie węgla miały jakikolwiek wpływ na mikrobiom jelitowy, oceniając wpływ na skład mikroflory jelitowej za pomocą metod sekwencjonowania genów 16S rRNA. Analiza mikroflory na różnych poziomach taksonomicznych wykazała wyraźne zmiany różnorodności i składu mikroflory jelitowej po ostrym doustnym podaniu SWCNT, MWCNT i GO. Wyniki sekwencjonowania genu 16S rRNA wykazały znaczące przesunięcia dominującego typu drobnoustrojów z Firmicutes na Bacteroidetes u myszy leczonych SWCNT, a ekspozycja na MWCNT przyniosła podobne zmiany, jak zauważono w przypadku SWCNT zarówno na poziomie typów, jak i rodzajów. (197) Jednak w porównaniu z doustną ekspozycją na SWCNT i MWCNT, ekspozycja na GO wykazała wyraźniejszy wpływ na mikroflorę jelitową (ryc. 5).

Ryc. 5

Ryc. 5. Nanomateriały na bazie węgla i mikrobiom jelitowy. Porównanie liczebności społeczności bakteryjnej na poziomie typu po ostrym doustnym podaniu SWCNT, MWCNT i GO myszom (2,5 mg / kg przez 7 dni). Wykresy kołowe pokazują względną obfitość mikroflory jelitowej w oparciu o sekwencjonowanie genu 16S rRNA. Przedruk za zgodą ref (197). Prawa autorskie 2018 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.

Podsumowując, pierwsze badania eksploracyjne w tej stosunkowo nowej dziedzinie nie wykazały lub wykazały tylko łagodną ostrą cytotoksyczność kilku różnych GBM na komórkach nabłonka jelitowego. Jednak dziedzina ta jest w powijakach, a aspekty długoterminowych skutków GBM, w tym wpływu na mikroflorę, pozostają dziś bez odpowiedzi. Dlatego potrzebne są dalsze badania, aby zrozumieć potencjalny wpływ różnych GBM po narażeniu doustnym.

Wpływ materiałów na bazie grafenu na reprodukcję i rozwój

Kobiety w ciąży, płody i noworodki należą do najbardziej narażonych populacji i dlatego zasługują na szczególną uwagę w odniesieniu do oceny zagrożenia GBM. W czasie ciąży zachodzą poważne zmiany fizjologiczne, które prawdopodobnie wpłyną na partikokinetykę i późniejsze efekty biologiczne. Podobnie, rozwijające się płody i noworodki są bardziej podatne na toksyczne działanie ksenobiotyków niż dorośli z powodu trwającej organogenezy, zmian fizjologicznych lub niedojrzałości układu odpornościowego. Do tej pory nie wiadomo, czy GBM mogą dotrzeć do bariery łożyskowej lub narządów rozrodczych. Niski transfer nanocząstek w barierze powietrze-płuca, skóra i jelita (198) a szybkie usunięcie GBM z krwiobiegu (omówione powyżej) przemawiałoby za niską ostrą ekspozycją w obecnie dominujących scenariuszach narażenia inhalacyjnego i doustnego. Jednak pojawiające się biomedyczne zastosowania GBM i możliwość akumulacji tkanek po długotrwałym narażeniu na te materiały wyraźnie sugerują, że należy zwrócić szczególną uwagę na potencjalne ryzyko reprodukcyjne i rozwojowe związane z GBM.
Pierwsze wskazania, że nanocząsteczki mogą zakłócać ciążę i zdrowie płodu, pochodzą z badań epidemiologicznych wykazujących, że narażenie matki na zanieczyszczenie powietrza (w szczególności na cząstki stałe <2,5 μm) podczas ciąży wiązało się z niekorzystnymi skutkami porodu, takimi jak niska masa urodzeniowa i przedwczesny poród (przegląd w ref (199)). W konsekwencji zintensyfikowano badania nad transferem nanocząstek przez łożysko oraz wpływem na układy rozrodcze i rozwojowe. W przypadku nanomateriałów węglowych, w tym nanorurek węglowych, odkrycia sugerują, że materiały te mogą rzeczywiście mieć niekorzystny wpływ na ciążę i rozwój zarodkowy/płodowy. (200) Jednak w przypadku GBM istniejąca literatura jest nadal zbyt ograniczona, a wyniki są zbyt sprzeczne, aby wyciągnąć jednoznaczne wnioski dotyczące ich potencjalnego ryzyka reprodukcyjnego i rozwojowego. Płodność i reprodukcja u samców nie uległy zmianie po dożylnym i dootrzewnowym wstrzyknięciu małego lub dużego GO myszom (201) ani przez ekspozycję płucną na GO. (202) Ponadto nie stwierdzono uszkodzenia tkanki jąder u samców myszy po dożylnym wstrzyknięciu GO, (89) FLG, utleniony FLG lub PEGylowany FLG. (93) Ponadto wstrzyknięcie przed lub po zapłodnieniu jedno- lub kilkuwarstwowego małego (20–150 nm) i dużego (200–1500 nm) rGO nie zmieniło poziomu hormonów płciowych u samic myszy. (203) Jednak w tym ostatnim badaniu autorzy zaobserwowali, że gdy wstrzyknięto małe rGO w późnej ciąży, spowodowało to aborcje, zniekształcone płody i śmierć ciężarnych myszy. Tak więc, w oparciu o te obserwacje, toksyczność rGO powinna być poważnie rozważona u kobiet w wieku progestationalnym (zbliżającym się do ciąży), chociaż myszy narażone na rGO mogą nadal produkować zdrowe potomstwo w zależności od podanej dawki. (203) Toksyczność rozwojowa GBM została również opisana u innych gatunków, w tym danio pręgowanego i kurczaka, (204,205) Ponieważ jednak w modelach tych brakuje relacji matka-łożysko-embrion/płód ssaków, ich wartość predykcyjna dla oceny rozwoju i toksyczności reprodukcyjnej u ludzi jest ograniczona.
Łożysko tworzy interfejs między matką a płodem i umożliwia udaną ciążę poprzez pośredniczenie w podstawowych funkcjach, w tym wymianie gazów, składników odżywczych i produktów odpadowych, wydzielaniu hormonów, tolerancji immunologicznej płodu i matki oraz ochronie płodu przed patogenami i ksenobiotykami. Dlatego ważne jest, aby zrozumieć translokację łożyska i skutki GBM w celu oszacowania ryzyka toksycznego dla zarodka płodu. Jednak obecnie nie jest jasne, czy i jakimi szlakami GBM mogą przechodzić przez barierę łożyskową na różnych etapach ciąży. Pojedyncze badanie oceniające przezłożyskowy transfer 125I-rGO po wstrzyknięciu dożylnym u ciężarnych myszy w późnym okresie ciąży mierzył tylko śladowe ilości radioaktywności w tkankach łożyska lub płodu (około 0,3% zastosowanej dawki), które mogły również wynikać z przeniesienia wolnego 125Ja. (205) Niemniej jednak translokacja łożyska została opisana dla różnych nanocząstek w czasie ciąży, w tym materiałów węglowych, takich jak MWCNT. (206−208) Co ciekawe, toksyczne działanie nanomateriałów węglowych na zarodek i płód niekoniecznie było skorelowane z transferem nanocząstek przez łożysko (skutki bezpośrednie), ale może wynikać z niekorzystnego wpływu cząstek na tkankę matki i łożyska (skutki pośrednie). (209,210) W przypadku małych rGO zniekształcone płody i poronienia stwierdzono po wstrzyknięciu podczas późnej ciąży bez widocznej translokacji cząstek. (205) Autorzy zasugerowali, że działania niepożądane wywołane przez małe rGO u myszy matczynych (np. zmniejszenie liczby białych krwinek) mogą pośrednio odpowiadać za obserwowaną toksyczność rozwojową. Innym przykładem efektu pośredniczącego u matki był zmniejszony wzrost potomstwa, gdy myszom matczynym podawano wodę pitną zawierającą GO (0,5 mg / ml). (211) Potencjalne efekty GBM zależne od łożyska, np. Ingerencja w żywotność i funkcjonalność łożyska, nie zostały szeroko zbadane. Jednak w niedawnym badaniu w Graphene Flagship, wpływ czterech próbek GO na ludzkie komórki trofoblastu BeWo nie ujawnił jawnej cytotoksyczności po 48 godzinach ekspozycji w stężeniach do 40 μg / ml pomimo internalizacji arkuszy GO. (212) Z drugiej strony, ekspozycja na GO wywołała przejściowe otwarcie bariery trofoblastu, o czym świadczy tymczasowy wzrost translokacji fluoresceiny sodowej i niewielki spadek wydzielania ludzkiej choriogonadotropiny. (212) Obserwacje te podkreślają potrzebę dalszych badań nad długoterminowymi konsekwencjami GBM dla funkcjonalności łożyska i zdrowia matki i płodu. Należy zauważyć, że sugeruje się, że rGO wywołuje przejściowe zmniejszenie szczelności bariery krew-mózg u szczurów; rGO wstrzyknięto systemowo w tym ostatnim badaniu, a stosunkowo duży rozmiar (średni rozmiar: 342 nm) materiału najwyraźniej nie był przeszkodą w jego wejściu do mózgu. (213) Ogólnie rzecz biorąc, lepsze zrozumienie potencjalnych zakłóceń GBM z funkcjami łożyskowymi, rozrodczymi i rozwojowymi będzie niezbędne dla zrównoważonego i bezpiecznego stosowania GBM, zwłaszcza że zgłoszono toksyczność reprodukcyjną i rozwojową w przypadku innych nanomateriałów opartych na węglu. (209,214) W przypadku badań nad translokacją łożyska i wpływem GBM dostępne są modele ludzkie (np. perfuzja łożyska ex vivo, hodowle eksplantatów łożyska lub mikrotkanki łożyska) w celu uzupełnienia badań in vivo i uniknięcia niepewności w ekstrapolacji wyników z powodu specyficznych dla gatunku różnic w strukturze i funkcji łożyska. (215)
Wreszcie, oprócz bezpośredniego wpływu GBM na układ rozrodczy i rozwojowy, na uwagę zasługują pośrednie konsekwencje GBM dla tkanek matki i łożyska oraz uwalnianie mediatorów, ponieważ stworzenie wrogiego środowiska w łonie matki może zwiększyć ryzyko powikłań ciąży i rozwoju chorób w późniejszym życiu.

Wpływ materiałów na bazie grafenu na ośrodkowy układ nerwowy

Grafen ma ekscytujące perspektywy w neurobiologii; unikalne właściwości fizykochemiczne, takie jak wysoka przewodność, przezroczystość lub elastyczność, sprawiają, że materiał ten jest atrakcyjnym kandydatem do projektowania funkcjonalnych implantów mózgowych o doskonałej wydajności w terapiach neuromodulacyjnych lub do projektowania rusztowań zdolnych do wspierania odbudowy funkcjonalnych neuronów i sieci komórek glejowych, co jest również niezbędnym wymogiem regeneracji neuronów w urazach ośrodkowego układu nerwowego (OUN). (216) Szczególnie istotne w neurologii jest uwalnianie na żądanie leków umożliwiających precyzyjne ukierunkowane dawkowanie w celu spełnienia wymagań różnych zastosowań terapeutycznych. Oczywiście wdrożenie wielofunkcyjnych neurourządzeń opartych na grafenie wystawi komórki mózgowe i obwody neuronalne bezpośrednio na działanie tego materiału poprzez wstrzyknięcie lub implantację, a zatem ocena bezpieczeństwa grafenu i jego pochodnych ma ogromne znaczenie. W poniższych sekcjach omówimy interakcje GBM z CNS.
Badania przeprowadzone w Graphene Flagship ujawniły, że GBM są w stanie wchodzić w interakcje i zakłócać komórki OUN na różne sposoby, w zależności od ich wewnętrznych cech. (217,218) W związku z tym badania badające reakcje komórek mózgowych na przedłużoną ekspozycję na GO wykazały wyraźną cytotoksyczność związaną z wielkością boczną. (217) Oceniano wpływ płatków GO o różnych wymiarach bocznych na komórki należące do odpowiednich struktur OUN, utrzymywanych w hodowli. Neurony i komórki glejowe ze zdysocjowanego szczurzego hipokampa lub kory hodowano w obecności dyspersji 10 μg / ml dużego i małego GO. (217) Po 6-8 dniach inkubacji wydaje się, że duże, mikrometrowe płatki GO wywoływały jednoznaczną utratę neurogleju i neuronów. Co ciekawe, gdy komórki traktowano tym samym stężeniem FLG, nie zaobserwowano zmniejszenia gęstości komórek ani żywotności zarówno w populacjach neuronalnych, jak i glejowych, co pokazuje, że przeżycie komórek OUN in vitro wydaje się zasadniczo zależne od wymiarów arkusza grafenu, a także jego składu chemicznego. (217) Jednak nawet w przypadku braku cytotoksyczności nie możemy wykluczyć innych potencjalnych skutków dla funkcji neuronalnych lub glejowych spowodowanych ekspozycją na GBM. (217) W tych eksperymentach wykorzystano zapisy patch clamp i obrazowanie fluorescencyjne w celu sprawdzenia zdolności nanoarkuszy FLG i GO (około 100 nm w wymiarach bocznych) do zakłócania sygnalizacji synaptycznej, gdy komórki były wystawione na działanie przez 1 tydzień pożywki wzrostowej zawierającej takie materiały w stężeniach 1 lub 10 μg / ml. Pasywne właściwości komórek, organizacja sieci neuronalnej i ogólna aktywność sieciowa neuronów współpracujących z FLG w obu stężeniach nie różniły się od komórek kontrolnych hipokampa. Zamiast tego małe płatki GO zakłócały specyficznie synapsy neuronalne, choć bez wpływu na żywotność komórek. (217) W szczególności, podczas gdy przy niższym stężeniu GO aktywność synaptyczna sieci nie uległa zmianie, wykryto znaczące zmniejszenie częstotliwości prądu postsynaptycznego przy 10 μg / ml. Tak więc nanopłatki GO w wyższych stężeniach wydają się zdolne do specyficznej regulacji aktywności synaptycznej. Wyniki wykazały również, że nanopłatki GO upośledzają tylko synapsy pobudzające (za pośrednictwem receptora glutaminianu AMPA), podczas gdy nie upośledzają hamującego GABAA-połączenia pośredniczące. (217) Autorzy zaproponowali, że selektywna interferencja GO z pobudzającymi zakończeniami presynaptycznymi w porównaniu z hamującymi zakończeniami GABAergicznymi może wynikać z różnych wymiarów pobudzających i hamujących szczelin synaptycznych. (219) Z drugiej strony, różne zachowanie FLG o dopasowanych wymiarach można wyjaśnić ich hydrofobową powierzchnią, co skutkuje niewielką zdolnością do interakcji z błoną plazmatyczną, ponieważ tworzenie agregatów w hodowli komórkowej nie jest dostosowane do interakcji ze strukturami submikroskopowymi, takimi jak synapsy w mózgu.
Przeprowadzono również badania w celu przetestowania zdolności nanowymiarowych FLG i GO do zmniejszania egzocytozy i recyklingu mikropęcherzyków synaptycznych z hodowanych pierwotnych komórek glejowych. (217) Mikropęcherzyki są uwalniane do przestrzeni pozakomórkowej przez bezpośrednie pączkowanie z błony plazmatycznej astrocytów i wykazano, że odgrywają ważną rolę w komunikacji międzykomórkowej. (220) Czyste hodowle komórek glejowych traktowano zawiesinami FLG i GO (10 μg/ml) przez 6–8 dni. FLG i GO nie wpływały na gęstość astrocytów, z wyłączeniem efektu cytotoksycznego. Powszechnie wiadomo, że uwalnianie mikropęcherzyków może być sztucznie indukowane w hodowlach komórek glejowych przez 2′,3′-[benzoilo-4-benzoilo]-ATP (BzATP), a następnie wykrywane i oznaczane ilościowo za pomocą analizy immunoblot zebranego supernatantu. (221) Co zaskakujące, leczenie astrocytów GO dało efekt podobny do stymulacji BzATP indukującej wyraźne uwalnianie pęcherzyków. Co ciekawe, podobne eksperymenty z FLG w tym samym stężeniu i czasie trwania nie spowodowały zrzucania mikropęcherzyków w hodowlach komórek glejowych. Podsumowując dotychczasowe wyniki, można stwierdzić, że podczas gdy boczny rozmiar płatków grafenu ma kluczowe znaczenie dla określenia cytotoksyczności materiału, stan oksydacyjny również odgrywa rolę i może wyjaśniać różnicę między neutralnym efektem FLG a zdolnością GO do zakłócania wrodzonych mechanizmów regulacji pęcherzyków, prawdopodobnie poprzez interakcje błony plazmatycznej.
Fizyczne oddziaływanie GBM z błoną plazmatyczną jest silnie uzależnione od właściwości fizykochemicznych materiału. Ostatnie badania wykazały, że nanoarkusze FLG i GO zostały zinternalizowane przez neurony głównie poprzez szlak endosomalny / lizosomalny; co więcej, analiza mikroskopii elektronowej ujawniła pewną liczbę cząstek wolnych w cytoplazmie, które albo przebiły błonę, albo uciekły z organelli wewnątrzkomórkowych (ryc. 6). (218) Warto zauważyć, że nie zaobserwowano żadnych cząstek wewnątrz jądra, ani w neuronach, ani w astrocytach, co sprawia, że jest mało prawdopodobne, aby doszło do bezpośredniego uszkodzenia genotoksycznego. (218) Ilość zinternalizowanego materiału (FLG i GO) była stosunkowo niska dla neuronów i nigdy nie przekraczała 15% całkowitej ilości materiału obecnego w hodowli komórkowej, podczas gdy astrocyty i mikroglej internalizowały do 30-40% podawanych płatków, zgodnie z ich podstawową funkcją w obronie neuronów przed zniewagami. (218) Ponadto, podczas gdy neurony wystawione na nanoarkusze tworzyły dobrze połączoną sieć, astrocyty wykazywały wyraźne zmiany morfologiczne, przypominające aktywowany / dojrzały glej i podobne do zmian indukowanych przez nanorurki węglowe. (222) Takie zmiany morfologiczne są prawdopodobnie spowodowane interakcjami nanomateriałów i zakłóceniem cytoszkieletu aktyny komórkowej. (223,224)

Ryc. 6

Ryc. 6. Interakcje grafenu z neuronami. Pierwotne neurony korowe szczura były narażone na FLG (tutaj w skrócie GR) i płatki GO (1 i 10 μg / ml) przez 96 godzin lub 14 dni lub na równoważne objętości odpowiednich nośników. SEM wykorzystano do zbadania interakcji płatków z komórkami neuronalnymi. e–h) Znaleziono dużą liczbę płatków (białe groty strzał) w kontakcie z błoną komórkową; Jednak morfologia komórek i rozwój sieci pozostały w dużej mierze nienaruszone. (i–l) Wychwyt komórek FLG i GO oraz lokalizacja wewnątrzkomórkowa badano za pomocą TEM. Po godzinie 24 większość płatków znaleziono poza celami (nie pokazano). Jednak począwszy od 96 h, płatki były internalizowane do pęcherzyków wewnątrzkomórkowych (i,j; czarne groty strzał) lub wolne w cytoplazmie (l; czarne groty strzał). Przedruk z ref (218). Prawa autorskie 2016 Amerykańskie Towarzystwo Chemiczne.

Ponadto, w przeciwieństwie do wyżej wymienionych badań, w których komórki były narażone na płatki o rozmiarach nano- lub mikronowych, opisano również badania nad unieruchomionymi powierzchniowo GBM. Tu i in. systematycznie modyfikowali właściwości GO, dołączając różne grupy funkcyjne i odkryli, że manipulując ładunkiem przenoszonym przez funkcjonalizowane GO, można kontrolować wzrost i rozgałęzianie procesów neuronalnych. (225) Tak więc, w porównaniu z neutralnym, zwitterionicznym lub ujemnie naładowanym GO, dodatnio naładowany GO okazał się bardziej korzystny dla wzrostu neurytów i rozgałęzień w modelu pierwotnych neuronów hipokampa szczura hodowanych na szkiełkach powlekanych GO. Ostatnie badania przeprowadzone przez Graphene Flagship koncentrowały się na grafenie unieruchomionym powierzchniowo wytwarzanym przez złuszczanie w fazie ciekłej lub mielenie kulowe grafitu i wykazały, że takie substraty są obojętnymi materiałami łączącymi neurony, zdolnymi do zachowania podstawowego fizjologicznego poziomu aktywności neuronów. (226) W związku z tym substraty na bazie grafenu zostały z powodzeniem wykorzystane do wspierania rozwoju pierwotnych neuronów z hipokampa szczura. W powiązanym badaniu odnotowano zmiany w cholesterolu błonowym w neuronach hipokampa hodowanych na powierzchniach pokrytych grafenem, co spowodowało presynaptyczne wzmocnienie neurotransmisji. (227) Niedawno inne badanie z Graphene Flagship wykazało, że jednowarstwowy grafen zwiększa neuronalne wypalanie neuronów hipokampa szczura poprzez dostrojenie dystrybucji jonów zewnątrzkomórkowych na granicy neuron-grafen (ryc. 7). (228) Praca ta stawia hipotezę, na podstawie podejść eksperymentalnych i teoretycznych, że wynika to z interakcji między grafenem a kationami, w szczególności potasem, które są maksymalizowane, gdy grafen jest osadzany na podłożach izolujących elektrycznie. (228) Pojawia się możliwość wykorzystania takich substratów, jak interfejsy mózgowe nowej generacji. W tym kontekście na podkreślenie zasługuje niezwykła zdolność powierzchni ozdobionych unieruchomionym grafenem do wspierania rozwoju neuronalnego (pod względem pasywnych właściwości neuronalnych, spontanicznej aktywności synaptycznej, synaptogenezy i krótkotrwałej plastyczności synaptycznej) bez wstępnego powlekania peptydami promującymi adhezję (np. polilizyną lub poliornityną). Wcześniejsze prace wykazały biokompatybilność pokrytych peptydami chemicznych interfejsów grafenu osadzonego w fazie gazowej z neuronami hipokampa (grafen powlekany polilizyną) (229) lub nerwowe komórki macierzyste (grafen powlekany lamininą). (230) Jednak powłoka peptydowa może osłabić kontakty elektryczne neuronów / interfejsów i transmisję sygnału elektrycznego, powodując nieoptymalny transfer ładunku. (231,232) Powierzchniowe unieruchomienie grafenu wydaje się zapobiegać efektom toksycznym i może być wykorzystywane do promowania rozwoju neuronów. Potrzebne są jednak dalsze badania w celu oceny długoterminowej integralności takich substratów. Ponadto, chociaż badania na eksplantowanych neuronach mają charakter informacyjny, brakuje szczegółowych badań in vivo dotyczących wpływu grafenu na mikroukłady neuronalne.

Ryc. 7

Ryc. 7. Grafenowa modulacja komunikacji neuronalnej. (Górny rząd) Rekonstrukcje topografii AFM kontroli szkła, grafenu jednowarstwowego (SLG), grafenu wielowarstwowego (MLG) i pozłacanych powierzchni szklanych. AFM udokumentował chropowatość powierzchni materiałów, która wahała się od 0,23 ± 0,02 nm dla kontroli (n = 3), 1,5 ± 0,5 nm dla SLG (n = 3), 20 ± 10 nm dla MLG (n = 3) i 0,47 ± 0,1 nm dla Au (n = 3). Pasek podziałki, 5 μm. (Środkowy rząd) Reprezentatywne obrazy SEM przedstawiające morfologię neuronów hipokampa po 10 dniach in vitro, wspierane przez różne substraty. Substraty kultur nie zostały wstępnie poddane obróbce dodatkowymi cząsteczkami adhezyjnymi, które mogłyby maskować działanie grafenu. Pasek podziałki, 10 μm. (Dolny rząd) SLG wyzwala zmiany w wewnętrznej pobudliwości pojedynczej komórki. Reprezentatywne zapisy zaciskowe neuronów hipokampa w hodowli przez 10 dni. Neurony kontrolne i SLG wykazywały podobne potencjały błony spoczynkowej (-52 ± 10 mV w SLG; -50 ± 7 mV pod kontrolą). Przy utrzymywaniu na poziomie −60 mV mierzono spontaniczny potencjał czynnościowy, jak podsumowano na histogramach (po prawej). Zwróć uwagę na znacznie wyższą częstotliwość potencjału czynnościowego w SLG (2,60 ± 0,36 Hz w neuronach hodowanych na SLG, n = 21; 1,37 ± 0,26 Hz pod kontrolą, n = 19; P = 0,0054). *P < 0,05, **P < 0,01. Przedruk za zgodą ref (228). Prawa autorskie 2018 Nature Publishing Group.

Aby uzyskać kompleksowy obraz wpływu GBM na mózg, ważne jest, aby zająć się nie tylko wpływem na neurony, ale także wpływem na komórki nieneuronalne, tj. Komórki glejowe, w tym astrocyty i mikroglej. Aby lepiej zrozumieć procesy molekularne i komórkowe, na które wpływa ekspozycja na GBM, przeprowadzono analizy proteomiczne i lipidomiczne na pierwotnych hodowlach neuronów i astrocytów narażonych na GO, a w przypadku astrocytów na GO lub FLG. (218) Wśród powszechnych szlaków dotkniętych zarówno neuronami, jak i komórkami glejowymi, znajdujemy Ca2+ sygnalizacja, o istotnym znaczeniu w prawie każdym aspekcie fizjologii komórek nerwowych, z kilkoma Ca2+-białka wiążące i buforujące są znacznie regulowane w górę lub w dół w narażonych hodowlach, wraz z transportem wewnątrzkomórkowym, co prawdopodobnie pośredniczy w obserwowanych odpowiedziach endocytotycznych i / lub fagocytarnych. (218) Analiza lipidomiki wykazała, że eksponowane neurony charakteryzowały się regulacją w górę fosfatydyloetanoloaminy i regulacją w dół fosfatydyloseryny. PE jest jednym z głównych składników błony plazmatycznej i błony pęcherzyka synaptycznego i odgrywa ważną rolę w fuzji pęcherzyków i rozszczepieniu. (233) Stwierdzono, że cholesterol jest jednym z najbardziej zmienionych lipidów w astrocytach wystawionych na działanie nanoarkuszy. (218) Cholesterol jest składnikiem strukturalnym tratw lipidowych, które pośredniczą w sygnalizacji między retikulum endoplazmatycznym a błoną plazmatyczną w komórkach astrogleju. (234) Jeśli chodzi o funkcjonalność kultur narażonych na nanoarkusze, bliższa analiza Ca2+ dynamika ujawniła wyraźne zmiany zarówno w neuronach, jak i astrocytach, składające się ze zmniejszonej liczby spontanicznie oscylujących komórek, zmniejszonego bazalnego cytoplazmatycznego Ca2+ koncentracja i zmienione reakcje na bodźce zewnętrzne. Co ciekawe, efekty te były wywoływane tylko przez przewlekłą ekspozycję na GO, podczas gdy ostra ekspozycja na FLG i GO nie spowodowała żadnych zmian funkcjonalnych w obu systemach hodowli. W przypadku astrocytów ostatnie badania wykazały, że wyraźna zmiana prądów K została selektywnie wywołana przez GO. +(235) Dokładniej, zaobserwowano wzrost zewnętrznych prądów prostowniczych, wraz z hiperspolaryzowanym potencjałem membranowym, zmniejszoną rezystancją wejściową i zwiększoną przewodnością właściwą. Co ciekawe, znaczny wzrost mikropęcherzyków uwalnianych przez astrocyty zaobserwowano również w hodowlach komórkowych leczonych GO. (217) Ca2+ Dynamika, wychwyt glutaminianu i uwalnianie mikropęcherzyków są podstawowymi procesami w komunikacji astrocytów z neuronami. Podsumowując, badania in vitro na neuronach pierwotnych i komórkach glejowych pokazują, że chociaż przewlekła ekspozycja na FLG lub GO nie powoduje śmierci komórek, ma silny wpływ na szereg podstawowych procesów fizjologicznych, potencjalnie prowadząc do toksyczności przy podawaniu przez dłuższy czas. W rzeczywistości badania przeprowadzone w Graphene Flagship ujawniły zależną od wielkości toksyczność grafenu wobec neuronów i komórek glejowych. Jednak niektóre cechy FLG można potencjalnie wykorzystać do przywrócenia patologicznych zmian w OUN. W związku z tym przyszłe badania powinny dotyczyć możliwości funkcjonalizacji GBM w celu wykorzystania wybranych funkcji podczas dostrajania właściwości, które mogą potencjalnie prowadzić do niepożądanych efektów.

Ocena zagrożeń dla środowiska materiałów na bazie grafenu

SEKCJE ARTYKUŁÓW
Przejdź do

Ogromnemu postępowi w dziedzinie nanotechnologii towarzyszył wolniejszy postęp w zrozumieniu jej wpływu na środowisko. Produkcja na dużą skalę, wypłukiwanie z produktów wzbogaconych, przypadkowe wycieki podczas produkcji przemysłowej oraz niewłaściwe usuwanie odpadów pochodnych mogą prowadzić do znacznego uwolnienia i akumulacji GBM w środowisku. Zjawisko to wystąpiło już w przypadku innych materiałów syntetycznych, takich jak tworzywa sztuczne, które zostały okrzyknięte "odkryciem stulecia" przez ich wynalazców i producentów i prawidłowo przewidziane, że zmienią codzienne życie ludzi. Jednakże, chociaż obietnice zostały spełnione, korzyści zostały niestety zrównoważone przez nieoczekiwane problemy środowiskowe, które pojawiły się w dramatyczny sposób zaledwie pół wieku później. (236) Dlatego badanie ekotoksyczności GBM ma fundamentalne znaczenie. (237) W tym celu zbadano szeroką gamę organizmów, w tym bakterie, algi, rośliny nasienne, bezkręgowce i kręgowce w różnych ekosystemach.

Wpływ materiałów na bazie grafenu na bakterie

Badanie wpływu nanomateriałów na bazie węgla na bakterie jest niezbędne, ponieważ stanowią one podstawę łańcuchów troficznych w środowisku, biorą udział w wielu etapach obiegu składników odżywczych i mają złożone powiązania z innymi organizmami. Wpływ GBM na bakterie jest raczej dobrze zbadany w porównaniu z innymi żywymi systemami. Najczęściej stosowanym modelem laboratoryjnym jest Escherichia coli. Kilka badań wykazało, że bezpośredni kontakt między GBM a bakteriami jest odpowiedzialny za obserwowaną toksyczność wobec E. coli i innych bakterii. (238−244) Liu i in. opisali aktywność przeciwbakteryjną czterech typów GBM (grafitu, tlenku grafitu, GO i rGO) w stosunku do E. coli. Dyspersje GO wykazywały najwyższą aktywność antybakteryjną, a następnie rGO, grafit i tlenek grafitu. (238) Dizaj i in. poinformowali, że fizyczne interakcje między mikroorganizmami a nanomateriałami na bazie węgla (nanorurki węglowe, GO i fuleren) wpłynęły na integralność błony komórkowej, procesy metaboliczne i morfologię mikroorganizmów. (239) Korzystając z podejść eksperymentalnych i teoretycznych (modelowania), Tu i in. zasugerowali, że nanoarkusze grafenu i GO mogą indukować degradację wewnętrznych i zewnętrznych błon komórkowych E. coli, zmniejszając w ten sposób ich żywotność. (245) W nowszym badaniu mającym na celu zajęcie się rolą grup funkcyjnych, Li i in. wykorzystali metody redukcji i hydratacji do ustanowienia biblioteki GO z różnymi rodnikami utleniającymi, hydroksylowymi i węglowymi (C) w celu zbadania wpływu na aktywność przeciwbakteryjną. (246) Stosując bakterie oporne na antybiotyki, autorzy mogli wykazać uwodnione GO z najwyższym C miał najsilniejsze działanie antybakteryjne poprzez wiązanie błony i indukcję peroksydacji lipidów, co sugeruje, że C jest głównym źródłem, które można wykorzystać do klinicznych zastosowań powłok antybakteryjnych na bazie GO, np. cewników. Z drugiej strony, Ruiz i in. poinformowali, że powierzchnie pokryte GO mogą sprzyjać proliferacji E. coli wraz z tworzeniem gęstych biofilmów. (193) Ponadto Guo i in. zaobserwowali, że GO znacznie zwiększył wzrost komórek, tworzenie biofilmu i rozwój biofilmu dla E. coli i Staphylococcus aureus, podczas gdy rGO silnie hamował wzrost komórek i tworzenie biofilmu. (243) Aby zbadać zależne od orientacji oddziaływanie GBM z bakteriami, Lu i in. ustawili nanoarkusze GO w polu magnetycznym, unieruchomione przez sieciowanie otaczającej matrycy i wystawione na powierzchnię poprzez trawienie oksydacyjne. (247) Nanoarkusze GO o orientacji pionowej wykazały zwiększoną aktywność przeciwbakteryjną wobec E. coli w porównaniu z losowymi i poziomymi orientacjami GO. Autorzy zaproponowali, że mechanizm antybakteryjny wymaga penetracji błony komórkowej, co sugeruje, że zwiększona aktywność antybakteryjna folii z pionowo ustawionym GO wynika ze zwiększonej gęstości krawędzi o orientacji, która jest bardziej zgodna z zakłóceniem błony. (247) W innym niedawnym badaniu płatki grafenu uprawiane prostopadle do powierzchni wykazywały silne działanie hamujące na adhezję biofilmów E. coli i S. epidermidis, czynników wywołujących infekcje dróg moczowych i infekcje związane z implantami i cewnikami. (248) Autorzy poinformowali również, że to oparte na grafenie "łóżko paznokci" nie nadawało żadnej cytotoksyczności wobec mysich fibroblastów lub ludzkich komórek nerwiaka zarodkowego. Tak więc właściwości GBM, a także ich orientacja i stopień interakcji błonowych kontrolują ich działanie antybakteryjne.

Wpływ materiałów na bazie grafenu na fotoautotrofy

Ostatnio oceniano ekotoksyczność GBM na różnych modelowych i niemodelowych fotoautotrofach, od cyjanobakterii po rośliny nasienne. Wszystkie te organizmy charakteryzują się obecnością ściany komórkowej o różnym składzie i ultrastrukturze (peptydoglikany w cyjanobakteriach, celuloza w algach i embriofity), często uzupełnione dalszymi strukturami zewnętrznymi (w cyjanobakteriach, zewnętrzna błona lipopolisacharydowa, kapsułka i galaretowata osłonka; w wielu algach warstwa substancji egzopolimerowych). Ściana komórkowa jest fizyczną barierą, która opóźnia wejście GBM większych niż rozmiar porów ściany komórkowej. (249) Co więcej, interakcja może się różnić nie tylko między organizmami, ale także od wieku organizmu. Na przykład w komórkach roślin nasiennych grubość i złożoność ściany komórkowej zmienia się drastycznie od bogatej w pestyki ściany pierwotnej, na ogół cienkiej, elastycznej i rozciągliwej warstwy powstającej podczas wzrostu komórki, do grubej ściany wtórnej, utworzonej po pełnym wzroście komórki, wykonanej z celulozy, ksylanu i ligniny, która wzmacnia i hydroizolacjonuje ścianę. Obserwacje internalizacji GBM przeprowadzone na hodowlach komórkowych w aktywnym podziale mogą zatem dawać rozbieżne wyniki w porównaniu z badaniami opartymi na dorosłych tkankach lub narządach. Nic dziwnego, że internalizacja była wielokrotnie zgłaszana w hodowlach komórek tytoniu i w kilku cienkościennych zielonych algach, takich jak Chlorella pyrenoidosa i C. vulgaris, ale nie można jej było potwierdzić u grubościennej zielonej algi, Trebouxia gelatinosa (patrz poniżej).
Pomimo ich znacznego znaczenia ekologicznego, cyjanobakterie rzadko były badane w odniesieniu do ekotoksykologii GBM. Słodkowodny Microcystis aeruginosa był badany przez Tanga i wsp., którzy testowali łączną ekspozycję na GO i Cd2+ (stężenia odpowiednio między 1–50 μg/ml i 0,2–0,7 μg/ml). (250) Autorzy zaobserwowali, że sam GO w niskich stężeniach nie miał znaczącej toksyczności, nawet jeśli materiał łatwo przylegał i dostał się do komórek glonów. Jednak śmiertelność i indukcja stresu oksydacyjnego z powodu Cd2+ Oba wskaźniki absorpcji były zwiększone przez obecność GO. Ponadto właściwości antybakteryjne GO (od 85 μg/ml do 1 mg/ml) wobec szczepów dwóch epilitycznych cyjanobakterii, Oculatella subterranea i Scytonema julianum, wyizolowanych z rzymskich katakumb, wydawały się hamować wzrost biofilmu in vitro i z tego powodu sugeruje się, że GO może być odpowiedni do odbudowy kamiennych artefaktów. (251)
Mikroalgi są bardzo istotne ekologicznie jako producenci pierwotni, ponieważ są również podstawą troficznego łańcucha pokarmowego w ekosystemach wodnych. Toksyczność nanomateriałów na bazie węgla w algach wynika głównie z interakcji z powierzchnią komórki, ale także z innych czynników, w tym cieniowania (zmniejszania ich aktywności fotosyntetycznej), stresu oksydacyjnego lub sekwestracji składników odżywczych. (252) Ekspozycja Scenedesmus obliquus na rGO przez 72 godziny hamowała wzrost i hamowała poziomy chlorofilu a i chlorofilu b, najwyraźniej z powodu zwiększonego stresu oksydacyjnego. (253) rGO znacznie obniża aktywność fotosystemu II dzięki powlekaniu rGO na powierzchni komórki glonów. GO, rGO i grafen wielowarstwowy (MLG) wykazywały znacznie wyższą toksyczność niż inne materiały węglowe (tj. Nanorurki węglowe i grafit) dla Chlorella pyrenoidosa. (254) Efekt cieniowania został przypisany w zahamowaniu wzrostu przez GO ze względu na jego wyższą dyspergowalność i transformację, podczas gdy inne GBM nie wykazały takich efektów. Można się zastanawiać, czy spadek światła docierającego do fotosystemów spowodowany tworzeniem się agregatów algnowo-nanowęglowych (255−257) jest wystarczającym dowodem toksyczności GBM, ponieważ mikroalgi mogą zazwyczaj optymalizować swoje fotosystemy do środowiska świetlnego poprzez fotoaklimatyzację. (258) Dlatego pewne zmiany tempa wzrostu zgłaszane w literaturze mogą być wynikiem czasów obserwacji niezgodnych ze zjawiskami fotoaklimatyzacji. W niedawnej publikacji Graphene Flagship wykorzystującej wodny okrzemek bentosowy Nitzschia palea wykazano, że MLG jest w stanie indukować hamowanie wzrostu tylko w pierwszych godzinach zanieczyszczenia. (259) Wyniki te można wyjaśnić bezpośrednim kontaktem z okrzemkami i efektem zacienienia. Jednak zewnątrzkomórkowe substancje polimerowe (EPS) - składające się głównie z polisacharydów i białek naturalnie wydzielanych przez okrzemki - wykazały silną interakcję z grafenem, co prowadzi do odzyskania wzrostu po wychwytaniu EPS. (259) To ostatnie badanie sugeruje, że obecność "eko-korony" może wpływać na ekotoksyczność GBM analogicznie do obecności biokorony w ludzkim ciele.
Niedawno badano również aeroziemskie zielone mikroalgi (AGM) w odniesieniu do GBM. AGM to niewielka grupa pochodzenia polifiletycznego, o stosunkowo niskiej specyficzności substratu i silnej tendencji do bycia kosmopolitycznym. (260) AGM są w stanie przetrwać wysokie promieniowanie UV, ekstremalne temperatury i długotrwałe okresy bez ciekłej wody w stanie wysuszonym (gatunki odporne na wysuszenie), (261) a niektóre wchodzą w symbiotyczny związek z grzybami (lichenizacja). Na gatunki te nie miały negatywnego wpływu krótka (30 i 60 min) i długa (4 tygodnie) ekspozycja na FLG i GO. Potencjalne efekty oksydacyjne tych samych GBM badano również poprzez analizę kwantowej wydajności pierwotnej fotochemii w stanie ciemnej adaptacji oraz zmiany ekspresji genów ośmiu genów kodujących enzymy antyoksydacyjne i białka związane ze stresem w fotobiontu porostów Trebouxia gelatinosa. (262) Co ciekawe, stwierdzono, że GO jest obojętny, a FLG powoduje regulację w dół pojedynczego genu (HSP70), chociaż nie odpowiadało to zmniejszeniu ekspresji białka HSP70. Badania te sugerują znikomy wpływ GBM na AGM, które prawdopodobnie mogą wytrzymać interakcję z tymi materiałami dzięki ich konstytutywnej adaptacji do ekstremalnych środowisk i unikaniu internalizacji GBM w wyniku (w Trebouxia) grubej ściany komórkowej.

Wpływ materiałów na bazie grafenu na rośliny nasienne

Jako producenci pierwotni, rośliny nasienne są niezbędnymi składnikami podstawowymi wszystkich ekosystemów lądowych. Przy założeniu, że aerodynamiczne GBM ostatecznie osiądą nad roślinnością w postaci mokrych lub suchych osadów, a tym samym dotrą do gleby, (263) Rośliny nasienne są uważane za silne pożywki do przenoszenia wchłoniętych nanomateriałów do fauny i flory poprzez łańcuch pokarmowy. Z tego powodu wpływ GBM na rośliny nasienne badano na różnych etapach wzrostu, od nasion do sadzonek, rzadziej w dorosłej roślinie, ale często zaczynając od kultur komórkowych. Do tej pory zgłaszano bardzo zróżnicowane skutki, prawdopodobnie spowodowane różnymi warunkami doświadczalnymi (tj. materiałami, stężeniami, czasem ekspozycji, protokołami itp.) i/lub badanymi gatunkami. Wykorzystując zawiesiny komórkowe modelowej rośliny, Arabidopsis thaliana wystawiony na słabo scharakteryzowany "grafen" (najprawdopodobniej GO), odnotowano negatywne skutki w zakresie fragmentacji jądrowej, uszkodzenia błony, dysfunkcji mitochondriów oraz produkcji i akumulacji ROS, co doprowadziło do indukcji śmierci komórki. (264) Zamiast tego nie zaobserwowano wpływu na kiełkowanie nasion lub rozwój kiełkowania nasion. U 2-tygodniowych sadzonek A. thaliana hodowanych z GO przez kolejne 2 tygodnie zaobserwowano, że materiał gromadził się w systemie korzeniowym, ale nie w komórkach liści, co sugeruje, że roślina radzi sobie z translokacją GO z korzenia do łodygi lub liści, chociaż GO znaleziono we wszystkich przedziałach komórek liścienia. (265,266) Dalsze badania wykazały bardziej problematyczny wpływ na kiełkowanie nasion i wzrost sadzonek. W związku z tym, chociaż nie można wykluczyć problemów metodologicznych ze względu na małą liczbę próbek, odnotowano zahamowanie kiełkowania pszenicy (Triticum aestivum) i bobu (Vicia faba) po ekspozycji na grafen i GO. W pszenicy GO hamował kiełkowanie nasion w wysokich stężeniach i zaobserwowano, że gromadzi się w korzeniu, z ograniczoną translokacją do łodygi i liści, indukując stres oksydacyjny. (267) W nasionach ryżu obserwowano opóźnione tempo kiełkowania przy rosnącym stężeniu grafenu (50 μg / ml i więcej), a wzrost korzeni i pióropuszy został zahamowany. (268) Warto zauważyć, że grafen w stężeniu 5 μg / ml poprawił niektóre wskaźniki wzrostu. Rzeczywiście, nanomateriały na bazie węgla mogą mieć korzystny wpływ na rośliny, chociaż mechanizmy pozostają słabo poznane. Na przykład stwierdzono, że wchłanianie GO przez korzenie w Vicia faba ma zarówno korzystne, jak i toksyczne działanie w zależności od stężenia. (269) Zwiększona wrażliwość V. faba przy najwyższych dawkach była najwyraźniej spowodowana zwiększonym stresem oksydacyjnym i towarzyszącym mu upośledzeniem metabolizmu glutationu, podczas gdy niższe stężenia wykazały pozytywne skutki. Pomimo ochronnych ścian komórkowych odnotowano również szkodliwe działanie nanomateriałów na bazie węgla u dorosłych roślin nasiennych (oceniono w ref (270)). Na przykład liście kapusty, szpinaku i pomidora wykazywały spadek wielkości po ekspozycji in vivo na GO i spadek liczby z powodu śmierci komórek za pośrednictwem stresu oksydacyjnego przez martwicę. (271)
Aero-rozproszone GBM mogą zakłócać szczególnie delikatną fazę życia roślin nasiennych, tj. Zapłodnienie. Proces ten ma zasadnicze znaczenie dla rozmnażania prawie wszystkich roślin nasiennych, ale jest również ważny dla ludzkości, ponieważ plon gatunków roślin uprawnych, w dużej mierze składający się z nasion i owoców, zależy od tego bardzo ważnego procesu. Interakcja między GBM a ziarnami pyłku może występować bezpośrednio w powietrzu (pyłek anemofilny) lub na stygmatycznych powierzchniach kwiatów (wszystkie rodzaje pyłków). Ostatnie doświadczenia in vitro dotyczące wydajności pyłkowej u modelowych gatunków Nicotiana tabacum i niemodelowego Corylus avellana wykazały, że kiełkowanie pyłku i wydłużenie rurki miały wpływ przy stężeniach GO ≥50 μg/ml, zmniejszając się odpowiednio o 20 i 19% u N. tabacum oraz o 68 i 58% u C. avellana. (272) Częstotliwość zgiętych rur wzrosła u N. tabacum. Badania ratiometrycznego wskaźnika pH wykazały, że GO wpływa na wewnątrzkomórkową homeostazę pH. Dalsze eksperymenty na C. avellana wykazały, że głównym czynnikiem wpływającym na wydajność pyłku jest kwaśna właściwość GO. FLG wykazało również minimalny negatywny wpływ na wydłużenie łagiewki pyłkowej, prawdopodobnie z powodu fizycznych interakcji z bogatą w pektyny ścianą łagiewki pyłkowej i / lub Ca2+ sekwestracja, podczas gdy rGO nie miało wpływu na kiełkowanie pyłku i wzrost łagiewek pyłkowych. (272)

Wpływ materiałów na bazie grafenu na bezkręgowce

Bezkręgowce wodne i lądowe mogą być narażone na działanie nanomateriałów na bazie węgla, ponieważ gromadzą się w przedziale lądowym/osadowym. W przypadku efektów lądowych większość badań przeprowadza się z robakami, zwłaszcza nicieniem Caenorhabditis elegans, modelowym systemem, który jest podatny na badania mechanistyczne. Zhang i in. badali nanowymiarowe GO i GO modyfikowane pegylowaną poli-l-lizyną przy użyciu C. elegans i zaproponowali mechanizm toksyczności w warunkach stresowych obejmujących nadprodukcję rodników hydroksylowych i tworzenie utleniających półproduktów cytochromu c. (273) Ponadto, w wysokoprzepustowym badaniu obejmującym 20 różnych nanomateriałów, stwierdzono, że GO jest najbardziej toksyczny w stosunku do C. elegans wśród nanomateriałów na bazie węgla, a następnie rGO i grafenu. (274) Zhao i in. poinformowali, że nanowymiarowy GO wywołał toksyczność reprodukcyjną z apoptozą komórek rozrodczych. (275) Warto zauważyć, że autorzy zidentyfikowali epigenetyczny, oparty na miRNA mechanizm regulacyjny aktywowany przez GO w celu stłumienia indukowanej toksyczności reprodukcyjnej. Ci sami autorzy zasugerowali, że mir-231 może zapewnić mechanizm ochronny przed toksycznością GO poprzez tłumienie funkcji sygnalizacji SMK-1-DAF-16 u nicieni. (276) Ren i in. wykazali aktywację szeregu białek przeciwdrobnoustrojowych w nicieniach po ekspozycji na GO. (277) Natomiast nanopłytki grafitu nie wpływały na długowieczność i zdolność reprodukcyjną u C. elegans. (278) Autorzy wykorzystali FTIR do mapowania przestrzennego rozmieszczenia tego materiału u nicieni. U owada, Acheta domesticus, powszechnie znanego jako świerszcz domowy, zaobserwowano stres oksydacyjny po wstrzyknięciu czystego i zanieczyszczonego manganem GO do hemolimfy, tkanki/płynu podobnego do krwi u kręgowców. (279)
W środowisku wodnym obecność nanomateriałów na bazie węgla może wywierać naturalny wpływ gatunków pelagicznych żyjących w słupie wody i gatunków bentosowych żyjących w pobliżu osadu lub w jego obrębie, w zależności od ich biodostępności dla organizmów pelagicznych/bentosowych. Istnieje niewiele badań dotyczących reakcji bezkręgowców na GBM, zwłaszcza w przypadku siedlisk bentosowych. Artemia salina wystawiona na działanie GO nie wykazywała ostrej toksyczności, nawet gdy GO agregował się w jelicie. (280)Daphnia magna wykazywała akumulację grafenu rzędu 1% suchej masy organizmu po ekspozycji na 250 μg/l 14grafen znakowany literą C przez 24 godziny; Nagromadzony grafen u dorosłych Daphnia został prawdopodobnie przeniesiony na noworodki. (281) U kladoceranu Ceriodaphnia dubia zaobserwowano znaczny spadek liczby noworodków i częstości karmienia po ekspozycji na GO. (282) GO wpłynęło na zdolność regeneracyjną wieloszczeta, Diopatra neapolitana wystawionego na wyższe stężenia, regenerując mniej segmentów i potrzebując dłuższych okresów, aby całkowicie zregenerować i zmienić reakcje związane z energią, zwłaszcza zawartość glikogenu. (283) W oligochaete, Tubifex tubifex, nie obserwowano śmiertelności po ekspozycji na GO, podczas gdy aktywność grzebania była znacznie zmniejszona. (284) Toksyczność GO w stosunku do pierwotniaków Euglena gracilis została udowodniona przez zahamowanie wzrostu i zwiększenie zawartości malondialdehydu oraz aktywności enzymów przeciwutleniających. (285) Niektóre gatunki bentosowe mogą mieć pelagiczne stadia rozwojowe, takie jak skorupiak morski Amphibalanus amphitrite, którego larwy wykazywały hamowanie mobilności, a także śmiertelność po ekspozycji na GO. (286)
Jednym z ważnych czynników, który może wpływać na zachowanie nanomateriałów w środowisku, jest obecność naturalnego materiału organicznego, wszechobecnego w naturalnych środowiskach wodnych – jego głównymi składnikami są substancje humusowe (około 50%), polisacharydy, lipidy, białka i inne materiały organiczne. (287) Castro i in. niedawno ocenili wpływ GO na ekosystemy wodne, biorąc pod uwagę interakcję z kwasem humusowym na dziewięć różnych organizmów: Raphidocelis subcapitata (zielone algi), Lemna minor (roślina wodna), Lactuca sativa (sałata), Daphnia magna (planktonowe mikroskorupiaki), Artemia salina (krewetki solankowe), Chironomus sancticaroli (chironomidae), Hydra attenuata (polip słodkowodny) i C. elegans i Panagrolaimus sp. (nicienie). (288) Ogólnie rzecz biorąc, GO wykazało niską toksyczność ostrą dla wodnych organizmów bioindykatorowych objętych badaniem. Co ciekawe, obecność kwasu humusowego w pożywce zwiększała w niektórych przypadkach jego stabilność koloidalną i powodowała wzrost toksyczności GO dla mikroskorupiaków (tempo wzrostu) i C. elegans (płodność i rozrodczość). (288) Autorzy zaproponowali, że podejście to może być użyteczne do przewidywania ekologicznie bezpiecznych stężeń GO, a także może wspierać ocenę ryzyka środowiskowego GBM.

Wpływ materiałów na bazie grafenu na kręgowce

Najczęściej badanymi kręgowcami w ekotoksykologii są wodne młode ryby i larwy. Wśród ryb dobrze reprezentowany jest model danio pręgowanego (Danio rerio). Jako kręgowce pelagiczne mogą wykazywać odporność na nanomateriały na bazie węgla od stadium embrionalnego, pomimo powszechnej biodystrybucji obserwowanej w organizmie. (289) W zarodkach GO może być zintegrowany z kosmówką, powodując niedotlenienie i znaczne opóźnienie wylęgu. (290) Zaobserwowano również niewielkie zahamowanie wzrostu komórek (bez znaczącej indukcji apoptozy) i niewielkie opóźnienie wylęgu po ekspozycji na GO. (291) To ostatnie badanie sugeruje, że GO jest mniej toksyczny dla organizmów wodnych niż MWCNT, ponieważ nanorurki dały silne zahamowanie wzrostu przy tych samych stężeniach u danio pręgowanego. U dorosłych danio pręgowanego ekspozycja na GO powodowała wzrost liczby apoptotycznych i martwiczych komórek skrzelowych, ale nie obserwowano genotoksyczności. (292) Zhang i in. poinformowali, że rozwój zarodków danio pręgowanego narażonych na "śladowe stężenia" (1-100 μg / L) jednowarstwowego GO był upośledzony z powodu modyfikacji DNA, karbonylacji białek i nadmiernego generowania ROS. (293) Autorzy zauważyli, że wady rozwojowe szkieletu i serca oraz analizy transkryptomiczne ujawniły rozregulowanie genów związanych z kolagenem i metaloproteinazą macierzy po ekspozycji na 100 μg / L GO.
Badania przeprowadzone na larwach (Ambystoma mexicanum) wykazały, że nie można zaobserwować śmiertelności ani zahamowania wzrostu ani genotoksyczności, pomimo wysokiego spożycia nanomateriałów na bazie węgla w przewodzie pokarmowym. (294) Natomiast u larw Xenopus laevis najwyższe stężenie nanorurek węglowych powodowało zahamowanie wzrostu larw, co wiązałoby się z obecnością aglomeratów w przewodzie pokarmowym. (295,296) W ostatnich badaniach przeprowadzonych w Graphene Flagship, MLG składający się z 2-20 warstw okazał się w dużej mierze nietoksyczny dla larwy Xenopus, z hamowaniem wzrostu tylko przy stężeniach 10 lub 50 μg / ml i bez oznak genotoksyczności lub śmiertelności. (297) Inne niedawne badania w Graphene Flagship wykazały, że wpływ FLG, nanodiamentów, nanorurek węglowych, utlenionych nanorurek węglowych i GO na hamowanie wzrostu u larw Xenopus jest regulowany przez powierzchnię, podczas gdy stężenie masy jest słabym deskryptorem toksyczności dla tych różnych rodzajów alotropów węgla (298,299) (Ryc. 8). Warto zauważyć, że niezależnie od organizmów, wchłanianie jelitowe nanomateriałów na bazie węgla wydaje się być ograniczone po podaniu doustnym, a następnie materiały są szybko wydalane. (295,296) Dostępne dane sugerują, że zahamowanie wzrostu obserwowane u jest związane z fizycznym zablokowaniem skrzeli i/lub przewodu pokarmowego, ograniczającym powierzchnie wymiany między skrzelami i/lub światłem jelita a ścianą wewnętrzną, co prowadzi do zmniejszenia wchłaniania składników odżywczych i/lub gazu (niedotlenienia).

Ryc. 8

Ryc. 8. Wybór najlepszej dawki metrycznej. Zahamowanie wzrostu u larw Xenopus laevis po 12-dniowej ekspozycji na kilkuwarstwowy grafen, nanodiamenty i dwuścienne lub wielościenne nanorurki węglowe. Znormalizowany rozmiar (%) jest wykreślany w porównaniu z logarytmami o podstawie 10 trzech różnych wskaźników: stężenie masowe (mg · L–1), stężenie liczbowe (L–1) i stężenie powierzchni (m2· L–1). Czarne linie przerywane reprezentują przewidywania modelu regresji nieliniowej, a obszary cieniowane to 95% przedziały ufności (CI). 95% CI na średnich rozmiarach jest reprezentowanych jako pionowe słupki błędów. Przedruk z ref (298). Prawa autorskie 2016 Amerykańskie Towarzystwo Chemiczne.

Dalsze tematy badawcze w ekotoksykologii materiałów na bazie grafenu

Konwencjonalne podejścia ekotoksykologiczne wykorzystujące pojedyncze gatunki są bardzo pouczające i potrzebne do oceny toksyczności na poziomie organizmu, aby zrozumieć potencjalną toksyczność GBM. Potrzebne są jednak bardziej zaawansowane systemy, aby zbliżyć się do ich rzeczywistej oceny ryzyka dla środowiska. W szczególności pojęcia biotransformacji, bioakumulacji i biomagnifikacji są na ogół ignorowane, choć są niezwykle istotne. W związku z tym na znaczeniu zyskują złożone systemy ekspozycji, dzięki którym można ocenić wpływ nanomateriałów, w szczególności poprzez odtworzenie eksperymentalnych łańcuchów troficznych z wykorzystaniem mikro- lub mezokosmosów jako narzędzi eksperymentalnych. (300−302) Takie systemy zapewniają warunki eksperymentalne bliższe tym występującym w naturalnych ekosystemach, ale pozwalają jedynie na ograniczoną kontrolę parametrów biotycznych i abiotycznych. Te złożone systemy obejmujące interakcje międzygatunkowe (np. drapieżnictwo i konkurencję) wykorzystano do oceny wpływu różnych nanomateriałów. (303,304)
Ponadto innym istotnym aspektem ekotoksykologicznym, który jest stosunkowo słabo zbadany, jest wpływ "pośredniej" nanotoksyczności, tj. toksycznego wzmocnienia innych substancji toksycznych lub zanieczyszczeń przez nanomateriały. Zasadnicze znaczenie ma zrozumienie, w jaki sposób nanomateriały w ogóle, a GBM w szczególności, oddziałują z innymi zanieczyszczeniami współwystępującymi w środowisku pod względem adsorpcji, transportu, biodostępności i późniejszego wpływu na toksyczność zanieczyszczeń i biodegradowalność. Na przykład GO może najwyraźniej wzmacniać fitotoksyczność arsenu w pszenicy, Triticum aestivum, (305) oraz kadmu w słodkowodnych sinicach Microcystis aeruginosa. (250) Pierwszy wniosek jest taki, że GBM w środowisku mogą prowadzić do potencjalnego zwiększenia toksyczności zanieczyszczeń tła, nawet przy niskich stężeniach nietoksycznych. Głównym ograniczeniem tej dziedziny badań jest ogromna liczba i możliwe kombinacje substancji, które mogą zasługiwać na przetestowanie. Dodatkowy aspekt dotyczy oceny degradacji GBM uwalnianych do środowiska. Istnieje tylko kilka badań dotyczących zdolności pierwotnych rozkładaczy (tj. bakterii i grzybów) do rozkładania materiałów grafitowych, a dostępne do tej pory informacje dotyczą wpływu na aktywność pojedynczych bakterii (306) lub całe społeczności bakterii glebowych. (307,308) Ogromna różnorodność i wszechstronność bakterii czyni je najlepszymi kandydatami spośród wszystkich żywych organizmów do badania degradacji nanomateriałów na bazie węgla, w tym GBM. Ich wszechstronność metaboliczna pozwala na wykorzystanie materiałów organicznych rozproszonych w środowisku jako źródeł zredukowanego węgla dzięki procesom degradacji zewnątrzkomórkowej. (309) Ponadto wiadomo, że społeczności drobnoustrojów kolonizują skażone miejsca i mają zdolność metabolizowania opornych organicznych ksenobiotyków. (310) Grzyby białej zgnilizny mogą stanowić alternatywną obiecującą dziedzinę badań, ponieważ są w stanie wytłaczać enzymy trawienne lub oksydacyjne w celu rozbicia ligniny i innych złożonych cząsteczek organicznych, i z tego powodu są często stosowane w zastosowaniach remediacyjnych. (311) Wcześniejsze badania wykazały, że dwa grzyby podstawczaków białej zgnilizny (Phlebia tremellosa i Trametes versicolor) mogą utleniać C60 fullerol do CO2. (312) Jednak ostatnie badania, w których Phanerochaete chrysosporium był wystawiony na działanie GO przez 14 dni (0-4 mg / ml), wykazały, że GO stymulował wzrost w niskich stężeniach, podczas gdy działanie hamujące obserwowano w najwyższych stężeniach, z całkowitą utratą aktywności rozkładu z powodu zahamowania wzrostu i / lub wadliwego wydalania enzymów. (313) Z drugiej strony, doniesiono, że rGO wykazuje niską toksyczność dla P. chrysosporium. (314) Ogólnie rzecz biorąc, istnieje stosunkowo niewiele badań dotyczących biodegradacji GBM w środowisku naturalnym, a los środowiskowy GBM jest nadal w dużej mierze nieznany. Ponadto uważamy, że potrzebne są dalsze badania, aby zrozumieć, czy GBM mogą wywoływać wzmocnienie toksyczności innych zanieczyszczeń środowiska. Dane dotyczące GBM uzyskane przy użyciu licznych organizmów kręgowych i bezkręgowych można jednak wykorzystać do informowania modeli toksyczności in silico i rozwoju ścieżek niekorzystnych skutków (AOP). Koncepcja AOP, po raz pierwszy przedstawiona jako ramy koncepcyjne wspierające badania ekotoksykologiczne i ocenę ryzyka, (315) przyciągnął wiele uwagi w ostatnich latach. Ogólnym celem jest wspieranie podejmowania decyzji regulacyjnych, takich jak identyfikacja zagrożeń i ocena ryzyka, poprzez określenie kluczowych zdarzeń prowadzących do niekorzystnych skutków. (316) AOP są chemicznie "agnostyczne" w tym sensie, że opisują w uogólniony sposób, w jaki sposób zdarzenie inicjujące molekularne jest powiązane z niekorzystnym wynikiem poprzez tak zwane kluczowe zdarzenia. Niemniej jednak bogate źródło danych o zagrożeniach pojawiających się dla GBM może być z zyskiem wykorzystane w ramach oceny ryzyka środowiskowego i pomóc w zrozumieniu wkładu GBM w negatywne skutki obserwowane u ludzi i dzikiej przyrody na większą skalę organizacyjną.

Analiza narażenia i cyklu życia materiałów na bazie grafenu

SEKCJE ARTYKUŁÓW
Przejdź do

Głównym narażeniem ludzi budzącym obecnie obawy jest narażenie płuc u pracowników podczas produkcji i obchodzenia się z GBM, nawet jeśli może również wystąpić narażenie skórne lub doustne. (4) Oczywiście nie należy lekceważyć bezpieczeństwa naukowców i studentów produkujących lub badających nanomateriały, w tym GBM, chociaż według ostatnich badań uwalnianie nanomateriałów w takich miejscach pracy będzie prawdopodobnie bardzo niskie. (317,318) Przyszłe zastosowania biomedyczne GBM będą również prowadzić do narażenia pacjentów, ale wszystkie (nowe) leki i urządzenia medyczne muszą zostać ocenione pod kątem bezpieczeństwa.

Narażenie zawodowe na materiały na bazie grafenu

Dostępnych jest pięć badań związanych z narażeniem zawodowym na GBM. GBM zostały wytworzone przy użyciu złuszczania grafitu, (319,320) proces chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD), (166,320) oraz poprzez nieokreśloną technikę, najprawdopodobniej CVD. (321,322) Niestety, badania te nie podały specyfikacji GBM ani wielkości produkcji. W związku z tym niektóre wyniki można zastosować do GBM przy wielkości produkcji w skali laboratoryjnej (mniej niż gramy) (166,320) a niektóre w produkcji na skalę przemysłową. (319,321,322) Spinazzè i in. wykonali pomiary długoterminowe, (319) podczas gdy pozostałe badania przeprowadzono w ramach jednego cyklu procesu. W związku z tym różnice w poziomach narażenia nie są dobrze znane. Jednak wszystkie badania w tej próbie wykazały, że poziomy narażenia były bardzo niskie, jeśli kontrole emisji były właściwie stosowane i przestrzegano dobrych praktyk pracy. Narodowy Instytut Bezpieczeństwa i Higieny Pracy w Stanach Zjednoczonych opublikował raport na temat kontroli inżynieryjnych w produkcji i obchodzeniu się z GBM (tj. PNB). (321) Autorzy zmierzyli poziomy stężenia w strefie oddychania pracowników podczas produkcji GBM przy użyciu dwóch różnych podobnych procesów dla dużych partii (P1) i małych partii (P2). Podali stężenia zmierzone podczas zbierania produktu i czyszczenia zbiornika procesowego. Zbioru produktu dokonano bez stosowania kontroli ekspozycji w P1 lub przy użyciu dmuchawy umieszczonej za nią i zaworów motylkowych umieszczonych przed zbiornikami zbiorczymi w P2. Uwolnienie GBM wykryto podczas zbioru produktu, gdzie pojemnik zbiorczy został wyjęty z rozładowarki oraz podczas czyszczenia zbiornika procesowego. Dobre praktyki pracy i właściwe stosowanie kontroli emisji zmniejszyły poziomy narażenia z 88 do >99,9%. Bengtson i in. zmierzyli poziomy ekspozycji na grafen podczas syntezy grafenu przez dostępny na rynku system CVD bez użycia jakichkolwiek inżynieryjnych kontroli emisji. (166) Pomiary przeprowadzono w pomieszczeniu czystym i na terenie przemysłowym w ciągu jednego cyklu produkcyjnego. W pomieszczeniu czystym poziom tła zakresu stężeń liczby cząstek wynosił <5 cm–3, a stężenie mierzone obok włazu za pomocą licznika cząstek kondensacji pozostawało głównie na poziomie tła. Dopiero otwarcie reaktora i wycieranie na sucho zwiększyło stężenie do około 15 cm–3 przez kilka sekund. Próbki nie zawierały cząstek zgodnie z analizą TEM. Autorzy nie mogli również wykluczyć, że wzrost stężenia podczas otwierania reaktora i wycierania na sucho był spowodowany zakłóceniem rur i przepływów do licznika cząstek kondensacji. Na terenie przemysłowym nie mogli wykryć wzrostu stężeń mierzonych obok włazu z powodu wysokiego stężenia cząstek tła. (166) Lee i in. badali narażenie pracowników podczas produkcji grafenu na skalę laboratoryjną przy użyciu procesów złuszczania grafitu i CVD oraz przenoszenia grafenu do arkusza politereftalanu etylenu (PET). (320) Złuszczanie grafitu odbywa się w cieczy, która nie powinna uwalniać cząstek unoszących się w powietrzu. Oczekiwano, że największy potencjał uwolnienia będzie podczas sonikacji, ale proces został zamknięty, a GBM nie zostały wykryte w powietrzu. Podczas procesu CVD stężenie liczby cząstek wzrosło przez krótki czas podczas zbierania GBM. Przeniesienie GBM do arkuszy PET i cięcie arkuszy nie spowodowało żadnego wykrywalnego wzrostu stężeń. Struktury podobne do GBM znaleziono z próbek cząstek pobranych z powietrza z obu obszarów produkcyjnych. Spinazzè i in. przeprowadzili sześć kampanii pomiarowych w okresie 12 miesięcy w zakładzie przemysłowym o zdolności produkcyjnej GBM 30 ton rocznie. (319) Proces produkcyjny składał się z następujących etapów: (1) akceptacja surowców (grafitu) i przechowywanie, (2) ekspansja plazmy, (3) obróbka poplazmowa/złuszczanie wykonywane w mediach płynnych, (4) suszenie, (5) operacje wykończeniowe (np. pakowanie) oraz (6) przechowywanie produktów końcowych. Proces został zautomatyzowany, a zadaniem pracowników było pozyskiwanie próbek do kontroli jakości, czyszczenia i konserwacji. Szacowane średnie stężenia ważone w czasie 8 h wahały się od 909 do 6438 cząstek/cm3 oraz od 0,38 do 3,86 μg/m3. Analiza grawimetryczna próbek impaktora kaskadowego z pomieszczenia ekspansji grafenu wykazała, że 65% masy mieściło się w zakresie wielkości 250–500 nm. Autorzy nie analizowali jednak składu cząstek unoszących się w powietrzu. Niemniej jednak badanie sugeruje, ogólnie rzecz biorąc, że znaczące narażenie pracowników na GBM jest mało prawdopodobne. Jednak wyniki wskazują również, że pracownicy, którzy są bezpośrednio zaangażowani w określone zadania (np. pobieranie próbek materiałów do kontroli jakości) mają wyższy potencjał narażenia zawodowego niż pracownicy zaangażowani w rutynową produkcję. (319)

Metody analizy cyklu życia materiałów na bazie grafenu

Informacje na temat toksyczności, biodystrybucji, losów i narażenia są niezbędne do zrozumienia zagrożenia związanego z wprowadzeniem GBM do środowiska, ale mogą być również przydatne do oceny zrównoważenia środowiskowego produkcji i stosowania GBM. Metodologia oceny cyklu życia (LCA) zapewnia ramy dla takiej oceny poprzez połączenie modeli procesów produkcyjnych i powiązanych z nimi łańcuchów dostaw z modelami interakcji GBM w środowisku. (323) Poniżej przedstawiamy przegląd ostatnich badań LCA dotyczących GBM, aby podkreślić obecny stan wiedzy, a także luki w ocenach zrównoważenia środowiskowego. Do tej pory badania LCA koncentrowały się na identyfikacji głównych źródeł oddziaływania grafenu na środowisko, (324,325) nanopłytki grafitu, (326) i zmniejszone GO. (327) Badania te dotyczyły różnych metod wytwarzania, takich jak redukcja chemiczna, złuszczanie ultradźwiękowe, złuszczanie termiczne połączone z mieleniem kulowym, chemiczne osadzanie z fazy gazowej i wzrost epitaksjalny. Na przykład badania przeprowadzone w ramach projektu MISTRA Environmental Nanosafety uwypukliły różnice w grafenie wytwarzanym przez ultradźwięki lub redukcję chemiczną pod względem zużycia energii i wody, a także toksyczności dla ludzi i ekotoksyczności (327) (Ryc. 9). Wyniki tych badań różnią się znacznie ze względu na zakres rozważanych GBM, metod wytwarzania i skali produkcji. Jednak wszystkie one pokazują, że zużycie energii i stosowane chemikalia (np. eter dietylowy i metan) są dwoma najważniejszymi źródłami wpływu na środowisko w kategoriach takich jak współczynnik ocieplenia globalnego, ekotoksyczność wody słodkiej, toksyczność dla ludzi i zużycie wody. Chociaż te ostatnie badania LCA oferują pewien wgląd w zrównoważenie środowiskowe GBM, kluczowe kwestie pozostają do rozwiązania. Główny problem wynika ze źródeł danych dla tych badań, ponieważ są one oparte na pracach naukowych, patentach i modelach prospektywnych, które wywołują niepewność modelu, która wciąż jest trudna do oceny. Ponadto można dopracować inne założenia dotyczące metod wytwarzania. Na przykład Arvidsson i in. zastosowali hipotezę 95-99% wydajności dla procesu ultradźwiękowego grafitu w grafen, (327) Ale tak wysoka wydajność prawdopodobnie wzbudziłaby obawy o czystość sfabrykowanego grafenu. Przykład ten rodzi zatem kwestię zapewnienia odpowiedniej oceny zrównoważenia środowiskowego dla szerokiej gamy GBM w zależności od ich właściwości, które mogą się znacznie różnić i wpływać na ich przydatność w różnych zastosowaniach. W tym kontekście właściwości, które powinny być stosowane do klasyfikacji różnych GBM, muszą być związane z zastosowaniami materiałów. Tak więc właściwości takie jak wytrzymałość mechaniczna, przewodność elektryczna, przewodność cieplna, absorpcja optyczna i stosunek powierzchni do masy mogą być istotne dla zdefiniowania takich grup. Definicja takich grup umożliwiłaby odpowiednie porównania w odniesieniu do wpływu na środowisko. Nadal jednak ważne jest rozważenie perspektywicznych scenariuszy dla tych modeli wytwarzania, ponieważ oczekuje się, że zastosowania grafenu nie osiągną dojrzałości przed okresem 2025–2030, (1) Oczekuje się, że koszyki energii elektrycznej na całym świecie – kluczowe czynniki wpływające na zużycie energii – ulegną znacznej zmianie pod względem składu (a tym samym związanego z nimi wpływu na środowisko), jeśli cele w zakresie emisji gazów cieplarnianych mają zostać osiągnięte na poziomie międzynarodowym.

Ryc. 9

Ryc. 9. Analiza cyklu życia produkcji grafenu. Droga redukcji chemicznej (CRR) i droga ultradźwiękowa (USR) to dwie drogi złuszczania w fazie ciekłej o potencjale przemysłowym przy niskich kosztach. Na rysunku przedstawiono wyniki analizy wrażliwości. Przedruk z ref (218). Prawa autorskie 2016 Amerykańskie Towarzystwo Chemiczne.

Innym ważnym problemem, który wynika z ostatnich badań LCA dotyczących GBM, jest brak uwzględnienia ludzkiej i ekotoksyczności GBM. Pominięcie to tłumaczy się obecnie brakiem specyficznych dla GBM współczynników charakterystyki, (CF) w istniejących ramach oceny wpływu cyklu życia. Takie CF teoretycznie przełożyłyby skutki emisji GBM na potencjalne skutki toksyczności dla ludzi, zwierząt, roślin i innych żywych organizmów środowiska. Tak zwana metoda USETox opracowana pod auspicjami UNEP/SETAC Life Cycle Initiative (328) jest obecnie zalecaną metodą dostarczania takich CF w ramach LCA, ale wymaga ona wyników toksyczności z badań in vivo na różnych poziomach troficznych i nie jest specjalnie zaprojektowana dla nanomateriałów. Metoda wymaga również modeli losu i ekspozycji na nanomateriały. Pewien postęp w tym zakresie poczynili Salieri i wsp. (329) oraz Ettrup i wsp. (330) Obie grupy wykorzystały i zmodyfikowały tzw. model multimedialny Simplebox4nano (331) i obliczone CF toksyczności dla środowiska wodnego dla TiO2 nanocząstki. Ogólnie rzecz biorąc, te konkretne modele losu i narażenia można zmodyfikować w celu wykorzystania ich do innych nanomateriałów, takich jak GBM (omówione w ref (332)). Jednakże jedynie wstępne oceny CF toksyczności dla GBM można ekstrapolować z dostępnych danych. W związku z tym nie oczekuje się, że badania LCA będą w stanie zaoferować pełną ocenę potencjalnego wpływu GBM, dopóki nie zostaną przeprowadzone dalsze badania toksyczności in vivo.

Uwagi końcowe

SEKCJE ARTYKUŁÓW
Przejdź do

W niniejszym przeglądzie podjęliśmy próbę przedstawienia przeglądu najnowocześniejszej oceny zagrożeń dla ludzi i środowiska związanych z GBM oraz podkreślenia znaczenia zrozumienia zależności struktura-aktywność, które leżą u podstaw potencjalnej toksyczności tych materiałów. Aby tak się stało, musimy "znać materiały". (333) Ponadto równie ważne jest stosowanie solidnych i zwalidowanych testów do badań toksykologicznych w odniesieniu do zdrowia ludzkiego i bezpieczeństwa środowiska. (334) Ponadto, mając na uwadze, że badania nad GBM powinny dotyczyć kwestii istotnych dla oceny ryzyka, (4) Potrzebne są również badania, które dotyczą podstawowych aspektów ich interakcji biologicznych. (335,336) W tym celu podejścia biologii systemów zapewniają środki do analizy mechanizmów leżących u podstaw niekorzystnych skutków GBM, jednocześnie zapewniając dodatkowy wgląd w zachowanie tej klasy biomateriałów w żywych systemach. (337)
Niniejszy przegląd literatury wykazał, że chociaż ocena zagrożeń związanych z GBM osiąga pełnoletność, wraz ze stale rosnącą liczbą badań dotyczących potencjalnego wpływu GBM na żywe systemy, nadal istnieją luki w danych, a zatem wyklucza przewidywanie toksyczności wyłącznie w oparciu o właściwości materiałowe GBM. Rzeczywiście, wykazaliśmy, że dla niektórych wybranych punktów końcowych można zacząć dostrzegać (przewidywalny) wzór efektów (patrz rysunki pomocnicze S1-S5 i tabele S1-S5), ale jasne jest również, że przestrzeń chemiczna grafenu i jego pochodnych nie została jeszcze w pełni zbadana (rysunek 1). Mamy jednak nadzieję, że ponieważ ramy te są wypełnione dodatkowymi badaniami, najlepiej przy użyciu bibliotek GBM, a w każdym razie przy użyciu GBM, które przeszły rygorystyczną charakterystykę, relacje struktura-aktywność tych materiałów mogą się ujawnić. Rzeczywiście, ważne jest, aby przejść od toksykologii opisowej do toksykologii predykcyjnej. Nel i współpracownicy (338) zaproponowano wykorzystanie opartych na mechanizmach wysokowydajnych badań przesiewowych w celu przewidywania właściwości fizykochemicznych nanomateriałów, które mogą prowadzić do wystąpienia choroby u żywych organizmów. Integralną częścią tego podejścia jest fakt, że większość testów przesiewowych przeprowadza się in vitro, podczas gdy krytyczne testy walidacyjne są przeprowadzane na zwierzętach lub w całych organizmach, np. zarodkach danio pręgowanego. Można do tego dodać, że systemowe podejścia toksykologiczne mogą również rzucić światło na interakcje nanomateriałów z żywymi organizmami. (339) Co więcej, zbiory danych omicznych (np. transkryptomika, proteomika i metabolomika) mogą pomóc w identyfikacji zdarzeń inicjujących molekularnie i dostarczyć dowodów potwierdzających kluczowe zdarzenia na różnych poziomach organizacji biologicznej, wzbogacając w ten sposób AOP. (340) AOP z kolei mogłyby pomóc w opracowaniu modeli predykcyjnych, ostatecznie wspierając ocenę ryzyka związanego z chemikaliami i nanomateriałami (341) w tym GBM. Wspólne Centrum Badawcze (JRC) Komisji Europejskiej opublikowało niedawno przegląd obecnego stanu metod obliczeniowych, które są potencjalnie przydatne do przewidywania właściwości wytworzonych nanomateriałów. (342) Autorzy zidentyfikowali kilka problemów utrudniających rozwój, absorpcję i wykorzystanie takich modeli, w tym metody charakteryzacji fizykochemicznej i ryzyka, udostępnianie i dostępność danych, możliwość zastosowania regulacyjnego modeli i tak dalej. Rzeczywiście, aby w pełni wykorzystać (ilościową) zależność struktura-aktywność lub modelowanie (Q)SAR, wymagana jest ściślejsza współpraca między eksperymentalnymi naukowcami a modelarzami. (343) Niemniej jednak podejścia in silico mogą zapewnić sposób wyodrębnienia nieoczywistych zależności struktura-aktywność GBM, pod warunkiem, że materiały testowe są dobrze scharakteryzowane, a systemy testowe są solidne. W 2017 r. Komisja Europejska opublikowała osiem sprawozdań dotyczących kompilacji krajobrazu nanodanych (zob. https://publications.europa.eu/en/). Raporty te oferują migawkę środowiska dla nanotechnologii w różnych obszarach zastosowań. W raporcie na temat "zdrowia" GBM prawie nie są wspomniane, podczas gdy w raporcie na temat "środowiska" autorzy stwierdzili, że "w oparciu o skąpe dostępne dowody nie można wykluczyć, że niektóre formy grafenu będą tak samo toksyczne jak nanorurki węglowe". Stwierdzenie to rodzi widmo azbestopodobnych właściwości nanorurek węglowych, (5) ale według niedawnego raportu opublikowanego przez Międzynarodową Agencję Badań nad Rakiem (IARC), tylko niektóre rodzaje sztywnych, wielościennych nanorurek węglowych można sklasyfikować jako potencjalnie rakotwórcze dla ludzi. (344) Ponadto, jak szczegółowo omówiliśmy w niniejszym przeglądzie, GBM nie można zgrupować jako jednego materiału. Rzeczywiście, GBM różnią się pod względem trzech kluczowych parametrów: liczby warstw grafenu, średnich wymiarów bocznych i stosunku atomowego węgla do tlenu. (22) Co więcej, GBM mogą być funkcjonalizowane na wiele różnych sposobów, zmieniając w ten sposób ich właściwości i, według wszelkiego prawdopodobieństwa, ich biologiczne zachowanie. Fakt, że GO (140) i FLG (345) może być trawiony przez komórki układu odpornościowego, co oznacza, że materiały te niekoniecznie są biotrwałe. Warto zauważyć, że badania przeprowadzone w kontekście flagowego projektu grafenowego i przez innych badaczy w ciągu ostatnich kilku lat wykazały, że potencjalne zagrożenie dla różnych członków rodziny GBM może się znacznie różnić i nie jest ważnym stwierdzeniem, że wszystkie GBM są tak samo niebezpieczne jak nanorurki węglowe, ani nie jest prawdą, że wszystkie nanorurki węglowe są niebezpieczne. W rzeczywistości diabeł tkwi w szczegółach, a staranna charakterystyka właściwości materiału ma kluczowe znaczenie. Ponadto równie ważne jest, aby właściwości materiału były w pełni zgłaszane w artykułach dotyczących oceny (eko)toksyczności GBM. Czy zebrane informacje na temat bezpieczeństwa GBM można zastosować do innych materiałów 2D? Uważamy, że niektóre aspekty mogą być wspólne dla wszystkich materiałów 2D, a nawet dla wszystkich nanomateriałów, podczas gdy niektóre "postwęglowe" materiały 2D prawdopodobnie będą miały swoje specyficzne obawy. Na przykład skłonność do rozpuszczania się w środowisku biologicznym wraz z uwalnianiem związków jonowych, które są bardziej reaktywne biologicznie / chemicznie niż rodzicielski materiał 2D, jest problemem, który nie został opisany w przypadku GBM. (346) Ponadto Guiney i wsp. (347) niedawno skomentował, że "przy stale rozszerzającej się bibliotece materiałów 2D, zdolność do przewidywania wyników toksykologicznych ma kluczowe znaczenie" i zasugerował, że wysokoprzepustowe metody przesiewowe mogą okazać się przydatne w celu wyjaśnienia interakcji komórkowych materiałów 2D. Problemem jest jednak nie tyle niska przepustowość obecnych podejść, co niespójny projekt powszechnie stosowanych testów toksyczności i częsty brak charakterystyki materiału. Rzeczywiście, wymagana jest staranna charakterystyka zarówno materiału testowego, jak i systemu testowego, a ostatnio przedstawiono propozycję minimalnych wymogów sprawozdawczych w publikacjach dotyczących nanobiointerakcji. (348) Chociaż takie wymogi sprawozdawcze nie zostały jeszcze przyjęte, ważne jest, aby omówić te kwestie w społeczności naukowej. Podsumowując, szum medialny, który nieuchronnie następuje wraz z postępem technologicznym, powinien zostać złagodzony przez rzetelną, opartą na podstawach naukowych ocenę potencjalnego wpływu na zdrowie ludzkie i środowisko, aby zapewnić bezpieczny i zrównoważony rozwój nowych produktów i zastosowań. Obecne badanie literatury może być pierwszym krokiem w kierunku systematycznego gromadzenia danych na temat bezpieczeństwa lub biokompatybilności GBM.

Informacje uzupełniające

SEKCJE ARTYKUŁÓW
Przejdź do

Informacje uzupełniające są dostępne bezpłatnie na stronie internetowej ACS Publications pod adresem DOI: 10.1021/acsnano.8b04758.

Pięć rycin i pięć tabel opisujących wykresy 3D w celu zilustrowania zakresu GBM, które zostały poddane badaniom toksykologicznym (PDF)

Bezpieczeństwo Ocena materiałów na bazie grafenu: koncentracja na zdrowiu ludzkim i Środowisko

81 Widoki

339 udziały

0 Pobrań

1
INFORMACJE UZUPEŁNIAJĄCE
Ocena bezpieczeństwa grafenu
Materiały: Koncentracja na zdrowiu ludzkim i
Środowisko
Bengt Fadeel
1,*
Cyrill Bussy,
2
Sonia Merino,
3
Ester Vázquez,
3
Emmanuel Flahaut,
4
Florencja Mouchet,
4
Lauris Evariste,
4
Laury Gauthier,
4
Antti J. Koivisto,
5
Ulla Vogel,
5
Cristina Martín,
6
Lucia G. Delogu,
7,8
Tina Buerki-Thurnherr,
9
Peter Wick,
9
Didier
Beloin-Saint-Pierre,
9
Roland Hischier,
9
Marco Pelin,
10
Fabio Candotto Carniel,
10
Mauro Tretiach,
10
Fabrizia Cesca,
11
Fabio Benfenati,
11
Denis Scaini,
12
Laura
Ballerini,
12
Kostas Kostarelos,
2
Maurizio Prato,
13,14,15,*
i Alberto Bianco
6,*
1
Laboratorium Nanobezpieczeństwa i Nanomedycyny, Instytut Medycyny Środowiskowej,
1
Laboratorium Nanobezpieczeństwa i Nanomedycyny, Instytut Medycyny Środowiskowej,
Karolinska Institutet, 17777 Sztokholm, Szwecja;
2
Laboratorium Nanomedycyny, Wydział
Biologii, Medycyny i Zdrowia, University of Manchester, Manchester M13 9PL, United
Królestwo;
3
Wydział Nauk Chemicznych i Technologii, Uniwersytet Kastylii-La
Mancha, 13071 Ciudad Real, Hiszpania;
4
CNRS, Université Paul Sabatier, 31062
Tuluza, Francja;
5
Państwowe Centrum Badań nad Środowiskiem Pracy, 2100
Kopenhaga, Dania;
6
Uniwersytet w Strasburgu, CNRS, immunologia,
Immunopatologia i chemia terapeutyczna, 67000 Strasburg, Francja;
7
Wydział Chemii i Farmacji Uniwersytetu w Sassari, Sassari 7100, Włochy;
8
Istituto di Ricerca Pediatrica, Fondazione Città della Speranza, 35129 Padwa, Włochy;
9
Szwajcarskie Federalne Laboratoria Inżynierii Materiałowej i Technologii (EMPA), 9014 St.
Gallen, Szwajcaria;
10
Wydział Nauk o Życiu, Uniwersytet w Trieście, 34127
Triest, Włochy;
11
Centrum Neuronauki i Technologii Synaptycznej, Istituto Italiano di
Tecnologia, 16132 Genua, Włochy;
12
Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati
(SISSA), 34136 Triest, Włochy;
13
Katedra Chemiczno-Farmaceutyczna
Nauki ścisłe, Uniwersytet w Trieście, 34127 Triest, Włochy;
14
Nanobiotechnologia węglowa
Laboratorium, CIC BiomaGUNE, 20009 San Sebastian, Hiszpania;
15
Fundacja Baskijska dla
Science, Ikerbasque, 48013 Bilbao, Hiszpania.
*Korespondencja:
2
Kategoryzacja materiałów na bazie grafenu
Jednym z ważnych problemów w badaniach nad grafenem jest to, że termin "grafen" jest używany w
ogólny sposób opisywania wielu różnych materiałów na bazie grafenu (GBM). W
Próbując zaradzić tej sytuacji, Graphene Flagship zaproponował klasyfikację
schemat dla GBM, który uwzględnia trzy kluczowe parametry: liczba
warstwy grafenu, średni rozmiar boczny i atom węgiel-tlen (C:O)
stosunek.
1
Zastosowanie takich ram klasyfikacji może ułatwić porównanie
między badaniami przeprowadzonymi w różnych laboratoriach i może również umożliwiać
przypisanie określonych właściwości fizykochemicznych do profilu bezpieczeństwa GBM.
W poniższej sekcji przygotowaliśmy wykresy 3D ilustrujące zakres GBM
które zostały poddane badaniom toksykologicznym, koncentrującym się na kilku wybranych obszarach
dla których opublikowano rozsądną liczbę badań. Pierwsza figura
(Rysunek S1) informuje o GBM, które zostały zbadane w Graphene Flagship
w ostatnich latach (szczegóły w tabeli S1). Większość badań przeprowadzono na GO
o różnych wymiarach bocznych. Drugi rysunek koncentruje się na publikacjach dotyczących
z interakcjami makrofagów. Różne materiały dzielą się na trzy odrębne tomy.
Większość z nich odpowiada GO w wąskim zakresie pod względem grubości (liczba
warstw) i stosunek węgla do tlenu, podczas gdy wymiary boczne obejmują szerszy
widmo (rysunek S2). Ogólnie rzecz biorąc, wszystkie te GO wyzwalają aktywację podstawowego lub
unieśmiertelnione makrofagi, podczas gdy wpływ na żywotność komórek pozostaje ograniczony,
staje się znaczący tylko przy wysokich stężeniach (tj. 100 μg/ml). Drugi
objętość jest związana z grupą materiałów odpowiadającą zredukowanemu GO i
grafen o różnej wielkości i grubości o niskiej zawartości tlenu. Spadek
liczby funkcji tlenowych na powierzchni GO ma wyraźny wpływ na toksyczny
Wpływ grafenu
in vitro
i
in vivo
. Tom trzeci zawiera cztery materiały z
największa liczba warstw i najwyższy rozmiar boczny, które odpowiadają
częściowo złuszczone arkusze grafitu w zakresie mikroskali (błędnie określane
jako "nanografity") i do GO o bardzo dużym rozmiarze bocznym. Tylko niska dawka-
zależne uwalnianie cytokin prozapalnych i wytwarzanie ROS wynosiło
Mierzone. Żywotność komórek również nie została naruszona, prawdopodobnie dlatego, że tak duże arkusze nie są
zinternalizowane przez komórki i interakcje z błoną komórkową nie wyzwalają
taka sama aktywacja receptorów, jak w przypadku GO. Przeanalizowaliśmy również
dostępne publikacje na temat biodegradacji GBM. Analiza przedstawiona na rysunku
S3 oferuje porównawczy przegląd obecnego krajobrazu wokół biodegradacji

Regulamin

Większość elektronicznych plików informacji pomocniczych jest dostępna bez subskrypcji ACS Web Editions. Takie pliki mogą być pobierane przez artykuł do użytku badawczego (jeśli istnieje licencja na użytek publiczny powiązana z odpowiednim artykułem, licencja ta może zezwalać na inne zastosowania). Pozwolenie od ACS można uzyskać na inne wykorzystanie za pośrednictwem systemu uprawnień RightsLink: http://pubs.acs.org/page/copyright/permissions.html.

Informacje o autorze

SEKCJE ARTYKUŁÓW
Przejdź do

Podziękowania

SEKCJE ARTYKUŁÓW
Przejdź do

Autorzy są wspierani przez Komisję Europejską w ramach projektu Graphene Flagship Project (umowa o grant nr 696656), projektu JTC 2015 FLAG-ERA (G-Immunomics) oraz projektu FP7-GLADIATOR (umowa o grant nr 604000). B.F. jest również częściowo wspierany przez krajowy program MISTRA Environmental Nanosafety Program (Szwecja). A.B. pragnie podziękować francuskiej Narodowej Agencji Badawczej (ANR-15-GRFL-0001-05) i Międzynarodowemu Centrum Badań Pionierskich w Chemii (icFRC) za finansowanie.

Słownictwo

SEKCJE ARTYKUŁÓW
Przejdź do

Materiały na bazie grafenu

rodzina materiałów na bazie węgla, w tym grafen, tlenek grafenu, zredukowany tlenek grafenu i grafenowe kropki kwantowe

Ocena cyklu życia

technika badania nakładów i wyników materiałów oraz związanego z nimi wpływu na środowisko, który można bezpośrednio przypisać produktowi w całym cyklu jego życia;

biologia systemów

podejście w badaniach biomedycznych w celu zrozumienia złożoności na poziomie organizmu, tkanki lub komórki, co prowadzi do głębszego zrozumienia złożonych sieci i procesów biologicznych

nanobezpieczeństwo

kwestie bezpieczeństwa związane z nanotechnologiami, obejmujące takie zagadnienia, jak charakterystyka nanomateriałów, wpływ nanomateriałów na zdrowie ludzkie i środowisko oraz narażenie i ocena ryzyka

biodegradacja

proces, w którym mikroorganizm przekształca lub zmienia strukturę materiału organicznego poprzez działania metaboliczne lub enzymatyczne

Biodystrybucja

określenie lokalizacji związków przemieszczających się w organizmie

Ten artykuł odnosi się do 348 innych publikacji.

  1. 1
    Novoselov, K. S.; Fal'ko, V. I.; Colombo, L.; Gellert, P. R.; Schwab, M. G.; Kim, K. Mapa drogowa dla grafenu. Natura 2012, 490, 192200,  DOI: 10.1038/nature11458
  2. 2
    Ferrari, A. C.; Bonaccorso, F.; Fal'ko, V.; Novoselov, K. S.; Roche, S.; Bøggild, P.; Borini, S.; Koppens, F. H. L.; Palermo, V.; Pugno, N.; Garrido, J. A.; Sordan, R.; Bianco, A.; Ballerini, L.; Prato, M.; Lidorikis, E.; Kivioja, J.; Marinelli, C.; Ryhänen, T.; Morpurgo, A. Mapa drogowa nauki i technologii dla grafenu, powiązanych kryształów dwuwymiarowych i systemów hybrydowych. Nanoskala 2015, 7, 45984810,  DOI: 10.1039/C4NR01600A
  3. 3
    Bianco, A.; Prato, M. Obawy dotyczące bezpieczeństwa grafenu i materiałów 2D: flagowa perspektywa. Mater 2D. 2015, 2, 030201,  DOI: 10.1088/2053-1583/2/3/030201
  4. 4
    Park, M. V. D. Z.; Bleeker, E. A. J.; Marka, W.; Cassee, F. R.; van Elk, M.; Gosens, I.; de Jong, W. H.; Meesters, J. A. J.; Peijnenburg, W. J. G. M.; Quik, J. T. K.; Vandebriel, R. J.; Sips, A. J. A. M. Rozważania na temat bezpiecznych innowacji: przypadek grafenu. ACS Nano 2017, 11, 95749593,  DOI: 10.1021/acsnano.7b04120
  5. 5
    Polska, C. A.; Duffin, R.; Kinloch, I.; Maynard, A.; Wallace, W. A. H.; Seaton, A.; Kamień, V.; Brown, S.; MacNee, W.; Donaldson, K. Nanorurki węglowe wprowadzone do jamy brzusznej myszy wykazują patogenność podobną do azbestu w badaniu pilotażowym. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 423–428,  DOI: 10.1038/nnano.2008.111
  6. 6
    Kuempel, E. D.; Jaurand, M.-C.; Møller, P.; Morimoto, Y.; Kobayashi, N.; Pinkerton, K. E.; Sargent, L. M.; Vermeulen, R. C. H.; Fubini, B.; Kane, A. B. Ocena dowodów mechanistycznych i kluczowych luk w danych w ocenie potencjalnej rakotwórczości nanorurek węglowych i nanowłókien u ludzi. Krytyka. Rev. Toxicol. 2017, 47, 158,  DOI: 10.1080/10408444.2016.1206061
  7. 7
    Kostarelos, K.; Lacerda, L.; Pastorin, G.; Wu, W.; Więckowski, S.; Luangsivilay, J.; Godefroy, S.; Pantarotto, D.; Briand, J.-P.; Müller, S.; Prato, M.; Bianco, A. Komórkowy wychwyt funkcjonalizowanych nanorurek węglowych jest niezależny od grupy funkcjonalnej i typu komórki. Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 108113,  DOI: 10.1038/nnano.2006.209
  8. 8
    Schipper, M. L.; Nakayama-Ratchford, N.; Davis, C. R.; Kam, N. W. S.; Chu, P.; Liu, Z.; Słońce, X.; Dai, H.; Gambhir, S. S. Pilotażowe badanie toksykologiczne jednościennych nanorurek węglowych w małej próbce myszy. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 216221,  DOI: 10.1038/nnano.2008.68
  9. 9
    Kagan, V. E.; Konduru, N. V.; Feng, W.; Allen, B. L.; Conroy, J.; Wołkow, J.; Własowa, I. I.; Belikova, N. A.; Yanamala, N.; Kapralov, A.; Tyurina, Y. Y.; Shi, J.; Kisin, E. R.; Murray, A. R.; Franks, J.; Stolz, D.; Gou, P.; Klein-Seetharaman, J.; Fadeel, B.; Gwiazda, A. Nanorurki węglowe rozkładane przez mieloperoksydazę neutrofilową wywołują mniej zapalenia płuc. Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 354–359,  DOI: 10.1038/nnano.2010.44
  10. 10
    Bhattacharya, K.; Mukherjee, S. P.; Gallud, A.; Burkert, S. C.; Bistarelli, S.; Bellucci, S.; Bottini, M.; Gwiazda, A.; Fadeel, B. Biologiczne interakcje nanomateriałów na bazie węgla: od koronacji do degradacji. Nanomedycyna 2016, 12, 333–351,  DOI: 10.1016/j.nano.2015.11.011
  11. 11
    Szwedowa, A. A.; Kagan, V. E.; Fadeel, B. Bliskie spotkania małego rodzaju: niekorzystne skutki materiałów stworzonych przez człowieka łączących się z nanokosmosem systemów biologicznych. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2010, 50, 6388,  DOI: 10.1146/annurev.pharmtox.010909.105819
  12. 12
    Donaldson, K.; Polska, C. A. Nanotoksyczność: kwestionowanie mitu toksyczności nanospecyficznej. Curr. Opin. Biotechnol. 2013, 24, 724734,  DOI: 10.1016/j.copbio.2013.05.003
  13. 13
    Bianco, A. Grafen: bezpieczny czy toksyczny? Dwie twarze medalu. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 4986–4997,  DOI: 10.1002/anie.201209099
  14. 14
    Krug, H. F. Badania nad nanobezpieczeństwem – czy jesteśmy na dobrej drodze?. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 12304– 12319,  DOI: 10.1002/anie.201403367
  15. 15
    Sanchez, V. C.; A. Jachak; Hurt, R. H.; Kane, A. B. Biologiczne interakcje nanomateriałów z rodziny grafenów: przegląd interdyscyplinarny. Chem. Res. Toxicol. 2012, 25, 1534,  DOI: 10.1021/tx200339h
  16. 16
    Lalwani, G.; D'Agati, M.; Khan, A. M.; Sitharaman, B. Toksykologia nanomateriałów na bazie grafenu. Adv. Drug Delivery Rev. 2016, 105, 109-144,  DOI: 10.1016/j.addr.2016.04.028
  17. 17
    Reina, G.; González-Domínguez, J. M.; Criado, A.; Vázquez, E.; Bianco, A.; Prato, M. Obietnice, fakty i wyzwania dla grafenu w zastosowaniach biomedycznych. Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 44004416,  DOI: 10.1039/C7CS00363C
  18. 18
    Ema, M.; Gamo, M.; Honda, K. Przegląd badań toksyczności nanomateriałów na bazie grafenu u zwierząt laboratoryjnych. Regulować. Toxicol. Pharmacol. 2017, 85, 724,  DOI: 10.1016/j.yrtph.2017.01.011
  19. 19
    Fojtů, M.; Teo, W. Z.; Pumera, M. Wpływ nanomateriałów 2D na środowisko i potencjalne zagrożenia dla zdrowia. Środowisko: Nano 2017, 4, 16171633,  DOI: 10.1039/C7EN00401J
  20. 20
    Wołkow, J.; McIntyre, J.; Prina-Mello, A. Toksyczność grafenu jako obosieczny miecz ryzyka i możliwych do wykorzystania możliwości: krytyczna analiza najnowszych trendów i osiągnięć. Mater 2D. 2017, 4, 022001,  DOI: 10.1088/2053-1583/aa5476
  21. 21
    Bianco, A.; Cheng, H.-M.; Enoki, T.; Gogotsi, Y.; Hurt, R. H.; Koratkar, N.; Kyotani, T.; Monthioux, M.; Park, C. R.; Tascon, J. M. D.; Zhang, J. Wszystko w rodzinie grafenów – zalecanej nomenklaturze dla dwuwymiarowych materiałów węglowych. Węgiel 2013, 65, 16,  DOI: 10.1016/j.carbon.2013.08.038
  22. 22
    Wick, P.; Louw-Gaume, A. E.; Kucki, M.; Krug, H. F.; Kostarelos, K.; Fadeel, B.; Dawson, K. a.; A. Salvati; Vázquez, E.; Ballerini, L.; Tretiach, M.; Benfenati, F.; Flahaut, E.; Gauthier, L.; Prato, M.; Bianco, A. Ramy klasyfikacji materiałów na bazie grafenu. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 7714– 7718,  DOI: 10.1002/anie.201403335
  23. 23
    Bottari, G.; Herranz, M. Á.; Wibmer, L.; Volland, M.; Rodríguez-Pérez, L.; Guldi, D. M.; Hirsch, A.; Martín, N.; D'Souza, F.; Torres, T. Funkcjonalizacja chemiczna i charakterystyka materiałów na bazie grafenu. Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 4464-4500,  DOI: 10.1039/C7CS00229G
  24. 24
    Dong, L.; Yang, J.; Chhowalla, M.; Loh, K. P. Synteza i redukcja dużych arkuszy tlenku grafenu. Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 7306– 7316,  DOI: 10.1039/C7CS00485K
  25. 25
    Yin, P. T.; Szach, S.; Chhowalla, M.; Lee, K.-B. Projektowanie, synteza i charakterystyka materiałów hybrydowych grafen-nanocząstka do biozastosowań. Chem. Rev. 2015, 115, 2483-2531,  DOI: 10.1021/cr500537t
  26. 26
    Mukherjee, S. P.; Lozano, N.; Kucki, M.; Del Rio-Castillo, A. E.; Newman, L.; Vázquez, E.; Kostarelos, K.; Wick, P.; Fadeel, B. Wykrywanie zanieczyszczenia endotoksynami materiałów na bazie grafenu za pomocą testu ekspresji TNF-α i wytycznych dotyczących produkcji tlenku grafenu wolnego od endotoksyn. PLoS One 2016, 11, e0166816,  DOI: 10.1371/journal.pone.0166816
  27. 27
    M. Cai; Thorpe, D.; Adamson, D. H.; Schniepp, H. C. Metody złuszczania grafitu. J. Mater. Chem. 2012, 22, 2499225002,  DOI: 10.1039/c2jm34517j
  28. 28
    Hernández-Sánchez, D.; M. Scardamaglia; Saucedo-Anaya, S.; Bittencourt, C.; Quintana, M. Złuszczanie grafitu i tlenku grafitu w wodzie chlorem e 6. RSC Adv. 2016, 6, 66634– 66640,  DOI: 10.1039/C6RA13501C
  29. 29
    Salunke, B. K.; Kim, B. S. Łatwa synteza grafenu metodą biologiczną. RSC Adv. 2016, 6, 17158–17162,  DOI: 10.1039/C5RA25977K
  30. 30
    Pattammattel, A.; Pande, P.; Kuttappan, D.; Apulia, M.; Basu, A. K.; Amalaradjou, M. A.; Kumar, C. V. Kontrolowanie interfejsu grafen-bio: dyspersje w surowicach zwierzęcych w celu zwiększenia stabilności i zmniejszenia toksyczności. Langmuir 2017, 33, 14184– 14194,  DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b02854
  31. 31
    Liu, X.; Liu, J.; Zhan, D.; Yan, J.; Wang, J.; Chao, D.; Lai, L.; Chen, M.; J. Yin; Shen, Z. Wielokrotne złuszczanie mikrofalowe grafitu ekspandowalnego do przygotowania wielowarstwowego grafenu na dużą skalę i wysokiej jakości. RSC Adv. 2013, 3, 11601– 11606, DOI: 10.1039/c3RA22673E
  32. 32
    León, V.; González-Domínguez, J. M.; Fierro, J. L. G.; Prato, M.; Vázquez, E. Produkcja i stabilność mechanochemicznie złuszczonego grafenu w wodzie i pożywkach hodowlanych. Nanoskala 2016, 8, 14548–14555,  DOI: 10.1039/C6NR03246J
  33. 33
    González-Domínguez, J. M.; León, V.; Lucío, M. I.; Prato, M.; Vázquez, E. Produkcja gotowego do użycia grafenu kilkuwarstwowego w zawiesinach wodnych. Nat. Protoc. 2018, 13, 495506,  DOI: 10.1038/nprot.2017.142
  34. 34
    Amiri, A.; Zubir, M. N. M.; Dimiev, A. M.; Teng, K. H.; Shanbedi, M.; Kazi, S. N.; Rozali, S. B. Łatwa, przyjazna dla środowiska, opłacalna i skalowalna produkcja kilkuwarstwowego grafenu. Chem. inż. J. 2017, 326, 1105–1115,  DOI: 10.1016/j.cej.2017.06.046
  35. 35
    Ali-Boucetta, H.; Bitounis, D.; Raveendran-Nair, R.; Sługa, A.; Van den Bossche, J.; Kostarelos, K. Oczyszczone dyspersje tlenku grafenu nie wykazują cytotoksyczności in vitro i patogeniczności in vivo. Adv. Healthcare Mater. 2013, 2, 433441,  DOI: 10.1002/adhm.201200248
  36. 36
    Jasim, D. A.; Lozano, N.; Kostarelos, K. Synteza kilkuwarstwowych, wysokiej czystości arkuszy tlenku grafenu z różnych źródeł grafitu dla biologii. Mater 2D. 2016, 3, 014006,  DOI: 10.1088/2053-1583/3/1/014006
  37. 37
    Coleman, B. R.; Rycerz, T.; Gies, V.; Jakubek, Z. J.; Zou, S. Manipulacja i kwantyfikacja wielkości płatka tlenku grafenu: fotoluminescencja i cytotoksyczność. ACS Appl. Mater. Interfejsy 2017, 9, 28911– 28921,  DOI: 10.1021/acsami.7b08585
  38. 38
    Orecchioni, M.; Jasim, D. A.; Pescatori, M.; Manetti, R.; Fozza, C.; F. Sgarrella; Bedognetti, D.; Bianco, A.; Kostarelos, K.; Delogu, L. G. Molekularny i genomiczny wpływ dużych i małych arkuszy tlenku grafenu o dużym i małym wymiarze bocznym na ludzkie komórki odpornościowe od zdrowych dawców. Adv. Healthcare Mater. 2016, 5, 276287,  DOI: 10.1002/adhm.201500606
  39. 39
    Mukherjee, S. P.; Kostarelos, K.; Fadeel, B. Profilowanie cytokin pierwotnych ludzkich makrofagów narażonych na wolny od endotoksyn tlenek grafenu: niezależna od wielkości aktywacja inflamasomu NLRP3. Adv. Healthcare Mater. 2018, 7, 1700815,  DOI: 10.1002/adhm.201700815
  40. 40
    Jasim, D. A.; Boutin, H.; Fairclough, M.; Ménard-Moyon, C.; Prenant, C.; Bianco, A.; Kostarelos, K. Grubość funkcjonalizowanych arkuszy tlenku grafenu odgrywa kluczową rolę w gromadzeniu się tkanek i wydalaniu z moczem: pilotażowe badanie PET / CT. Appl. Mater. Dzisiaj 2016, 4, 2430,  DOI: 10.1016/j.apmt.2016.04.003
  41. 41
    Jasim, D. A.; Murphy, S.; Newman, L.; Mironov, A.; Prestat, E.; McCaffrey, J.; Ménard-Moyon, C.; Rodrigues, A. F.; Bianco, A.; Haigh, S.; Lennon, R.; Kostarelos, K. Wpływ rozległej filtracji kłębuszkowej cienkich arkuszy tlenku grafenu na fizjologię nerek. ACS Nano 2016, 10, 10753– 10767,  DOI: 10.1021/acsnano.6b03358
  42. 42
    Rodrigues, A. F.; Newman, L.; Lozano, N.; Mukherjee, S. P.; Fadeel, B.; Bussy, C.; Kostarelos, K. Plan syntezy i charakterystyki cienkiego tlenku grafenu o kontrolowanych wymiarach bocznych dla biomedycyny. Mater 2D. 2018, 5, 035020,  DOI: 10.1088/2053-1583/aac05c
  43. 43
    De Silva, K. K. H.; Huang, H.-H.; Joshi, R. K.; Yoshimura, M. Chemiczna redukcja tlenku grafenu za pomocą zielonych reduktorów. Węgiel 2017, 119, 190–199,  DOI: 10.1016/j.carbon.2017.04.025
  44. 44
    Fernández-Merino, M. J.; Guardia, L.; Paredes, J. I.; Villar-Rodil, S.; Solís-Fernández, P.; Martínez-Alonso, A.; Tascón, J. M. D. Witamina C jest idealnym substytutem hydrazyny w redukcji zawiesin tlenku grafenu. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 64266432,  DOI: 10.1021/jp100603h
  45. 45
    Zhu, C.; Guo, S.; Fang, Y.; Dong, S. Cukier redukujący: nowe cząsteczki funkcjonalne do zielonej syntezy nanoarkuszy grafenu. ACS Nano 2010, 4, 24292437,  DOI: 10.1021/nn1002387
  46. 46
    Haghighi, B.; Tabrizi, M. A. Zielona synteza nanoarkuszy zredukowanego tlenku grafenu przy użyciu wody różanej oraz badanie ich właściwości i zastosowań. RSC Adv. 2013, 3, 13365–13371, DOI: 10.1039/c3RA40856F
  47. 47
    Akhavan, O.; Ghaderi, E. Bakterie Escherichia coli redukują tlenek grafenu do bakteriobójczego grafenu w sposób samoograniczający. Węgiel 2012, 50, 18531860,  DOI: 10.1016/j.carbon.2011.12.035
  48. 48
    Aunkor, M. T. H.; Mahbubul, I. M.; Saidur, R.; Metselaar, H. S. C. zielona redukcja tlenku grafenu. RSC Adv. 2016, 6, 27807– 27828,  DOI: 10.1039/C6RA03189G
  49. 49
    Sołtani, T.; Kyu Lee, B. Łagodna droga ultradźwiękowa do zredukowanego tlenku grafenu z nieskazitelnego grafitu. J. Interfejs koloidowy Sci. 2017, 486, 337343,  DOI: 10.1016/j.jcis.2016.09.075
  50. 50
    Wang, Z.; Xu, D.; Huang, Y.; Wu, Z.; Wang, L.; Zhang, X. Łatwa, łagodna i szybka redukcja rozkładu termicznego tlenku grafenu w powietrzu i jego zastosowanie w wysokowydajnych bateriach litowych. Chem. Commun. 2012, 48, 976–978,  DOI: 10.1039/C2CC16239C
  51. 51
    Yang, D.; Velamakanni, A.; Bozoklu, G.; Park, S.; Stoller, M.; Piner, R. D.; Stankovich, S.; Jung, I.; Field, D. A.; Komora, C. A.; Ruoff, R. S. Analiza chemiczna warstw tlenku grafenu po obróbce cieplnej i chemicznej za pomocą fotoelektronów rentgenowskich i spektroskopii mikro-Ramana. Węgiel 2009, 47, 145152,  DOI: 10.1016/j.carbon.2008.09.045
  52. 52
    Mori, F.; Kubouchi, M.; Arao, Y. Wpływ struktur grafitowych na produktywność i jakość grafenu kilkuwarstwowego w złuszczaniu w fazie ciekłej. J. Mater. Sci. 2018, 53, 12807– 12815,  DOI: 10.1007/s10853-018-2538-3
  53. 53
    Ding, J.-H.; Zhao, H.-R.; Yu, H.-B. Oparte na wodzie zielone podejście do produkcji na dużą skalę wodnych kompatybilnych nanopłytek grafenu. Sci. Rep. 2018, 8, 5567,  DOI: 10.1038/s41598-018-23859-5
  54. 54
    Reddy, V.; Satish Babu, K. K. C.; Torati, S. R.; Eom, Y. J.; Trung, T. Q.; Lee, N.-E.; Kim, C. Skalowalna produkcja dyspergowalnego w wodzie zredukowanego tlenku grafenu i jego integracja w tranzystorze polowym. J. Ind. Eng. Chem. 2018, 63, 1926,  DOI: 10.1016/j.jiec.2018.01.033
  55. 55
    Balasubramanyan, S.; Sasidharan, S.; Poovathinthodiyil, R.; Ramakrishnan, R. M.; Narayanan, B. N. Mechaniczne złuszczanie grafitu za pośrednictwem sacharozy: zielona metoda produkcji grafenu na dużą skalę i jego zastosowanie w katalitycznej redukcji 4-nitrofenolu. Nowy J. Chem. 2017, 41, 11969– 11978,  DOI: 10.1039/C7NJ01900A
  56. 56
    González, V. J.; Rodríguez, A. M.; León, V.; J. Frontiñán-Rubio; Fierro, J. L. G.; Durán-Prado, M.; Muñoz-García, A. B.; Pavone, M.; Vázquez, E. Słodki grafen: złuszczanie grafitu i otrzymywanie kokryształów glukozy-grafenu poprzez zabiegi mechanochemiczne. Zielona chemia. 2018, 20, 35813592,  DOI: 10.1039/C8GC01162A
  57. 57
    Zhang, X.; Wang, L.; Lu, Q.; Kaplan, D. L. Masowa produkcja biokompatybilnego grafenu z wykorzystaniem nanowłókien jedwabiu. ACS Appl. Mater. Interfejsy 2018, 10, 22924– 22931,  DOI: 10.1021/acsami.8b04777
  58. 58
    Kim, H.-R.; Lee, S.-H.; Lee, K.-H. Skalowalna produkcja dużych jednowarstwowych grafenów metodą złuszczania mikrofalowego "w wodzie dejonizowanej. Węgiel 2018, 134, 431–438,  DOI: 10.1016/j.carbon.2018.04.014
  59. 59
    Jerzy, G.; Sisupal, S. B.; Tomy, T.; Kumaran, A.; Vadivelu, P.; Suvekbala, V.; Sivaram, S.; Ragupathy, L. Łatwe, przyjazne dla środowiska i skalowalne podejście do produkcji nieskazitelnego kilku warstw grafenu odpowiedniego do przygotowania biokompatybilnych nanokompozytów polimerowych. Sci. Rep. 2018, 8, 11228,  DOI: 10.1038/s41598-018-28560-1
  60. 60
    González-Domínguez, J. M.; León, V.; Lucío, M. I.; Prato, M.; Vázquez, E. Produkcja gotowego do użycia grafenu kilkuwarstwowego w zawiesinach wodnych. Nat. Protoc. 2018, 13, 495506,  DOI: 10.1038/nprot.2017.142
  61. 61
    Yang, S.; Lohe, M. R.; Müllen, K.; Feng, X. Grafen nowej generacji z podejść elektrochemicznych: produkcja i zastosowania. Adv. Mater. 2016, 28, 62136221,  DOI: 10.1002/adma.201505326
  62. 62
    Gao, X.; Lowry, G. V. Postęp w kierunku standaryzacji i zwalidowanych charakterystyk do pomiaru właściwości fizykochemicznych wytwarzanych nanomateriałów istotnych dla zagrożeń dla zdrowia i bezpieczeństwa nano. NanoImpact 2018, 9, 1430,  DOI: 10.1016/j.impact.2017.09.002
  63. 63
    Bourdo, S. E.; Al Faouri, R.; Sleezer, R.; Nima, Z. A.; Lafont, A.; Chhetri, B. P.; Benamara, M.; Marcin, B.; Salamo, G. J.; Biris, A. S. Charakterystyka fizykochemiczna nieskazitelnego i funkcjonalizowanego grafenu. J. Appl. Toxicol. 2017, 37, 12881296,  DOI: 10.1002/jat.3493
  64. 64
    Li, Y.; Fujita, M.; Boraschi, D. Zanieczyszczenie endotoksynami nanomateriałów prowadzi do błędnej interpretacji wyników dotyczących bezpieczeństwa immunologicznego. Front. Immunol. 2017, 8, 472,  DOI: 10.3389/fimmu.2017.00472
  65. 65
    Pumera, M.; Ambrosi, A.; Chng, E. L. K. Zanieczyszczenia w grafenach i nanorurkach węglowych oraz ich wpływ na właściwości redoks. Chem. Sci. 2012, 3, 33473355,  DOI: 10.1039/c2sc21374e
  66. 66
    Liao, K.-H.; Lin, Y.-S.; Macosko, C. W.; Haynes, C. L. Cytotoksyczność tlenku grafenu i grafenu w ludzkich erytrocytach i fibroblastach skóry. ACS Appl. Mater. Interfejsy 2011, 3, 2607–2615,  DOI: 10.1021/am200428v
  67. 67
    Yang, K.; Wan, J.; Zhang, S.; Zhang, Y.; Lee, S.-T.; Liu, Z. Farmakokinetyka in vivo, długoterminowa biodystrybucja i toksykologia pegylowanego grafenu u myszy. ACS Nano 2011, 5, 516522,  DOI: 10.1021/nn1024303
  68. 68
    Duch, M. C.; Budinger, G. R. S.; Liang, Y. T.; Soberanes, S.; Urich, D.; Chiarella, S. E.; Campochiaro, L. A.; Gonzalez, A.; Chandel, N. S.; Hersam, M. C.; Mutlu, G. M. Minimalizacja utleniania i stabilna dyspersja w nanoskali poprawia biokompatybilność grafenu w płucach. Nano Lett. 2011, 11, 5201–5207,  DOI: 10.1021/nl202515a
  69. 69
    Pinto, A. M.; Moreira, J. A.; Magalhães, F. D.; Gonçalves, I. C. Adsorpcja powierzchniowa polimeru jako strategia poprawy biokompatybilności nanopłytek grafenu. Koloidy Surf., B 2016, 146, 818824,  DOI: 10.1016/j.colsurfb.2016.07.031
  70. 70
    Meng, H.; Xia, T.; Jerzy, S.; Nel, A. E. Predykcyjny paradygmat toksykologiczny oceny bezpieczeństwa nanomateriałów. ACS Nano 2009, 3, 1620– 1627,  DOI: 10.1021/nn9005973
  71. 71
    Pokhrel, S.; Nel, A. E.; Mädler, L. Specjalnie zaprojektowane biblioteki nanomateriałów do badania toksyczności tlenków metali. Acc. Chem. Res. 2013, 46 (3), 632641,  DOI: 10.1021/ar300032q
  72. 72
    Walkey, C. D.; Olsen, J. B.; Pieśń, F.; Liu, R.; Guo, H.; Olsen, D. W. H.; Cohen, Y.; Emili, A.; Chan, W. C. W. Odciski palców korony białkowej przewidują interakcję komórkową nanocząstek złota i srebra. ACS Nano 2014, 8, 24392455,  DOI: 10.1021/nn406018q
  73. 73
    Zhou, H.; Mu, Q.; Gao, N.; Liu, A.; Xing, Y.; Gao, S.; Zhang, Q.; Qu, G.; Chen, Y.; Liu, G.; Zhang, B.; Yan, B. A Nano-Combinatorial Library Strategy for the Discovery of Nanotubes with reduced protein-binding, cytotoxicity, and immune response. Nano Lett. 2008, 8, 859865,  DOI: 10.1021/nl0730155
  74. 74
    Li, Y.; Wang, J.; Zhao, F.; Bai, B.; Nie, G.; Nel, A. E.; Zhao, Y. Biblioteki nanomateriałów i organizmy modelowe do szybkiej analizy nanobezpieczeństwa o wysokiej zawartości. Natl. Sci. Rev. 2018, 5, 365388,  DOI: 10.1093/nsr/nwx120
  75. 75
    Docter, D.; Westmeier, D.; M. Markiewicz; Stolte, S.; Knauer, S. K.; Stauber, R. H. Korona biocząsteczki nanocząsteczkowej: wyciągnięte wnioski – wyzwanie przyjęte?. Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 6094-6121,  DOI: 10.1039/C5CS00217F
  76. 76
    Bussy, C.; Kostarelos, K. Pożywki hodowlane krytycznie wpływają na działanie tlenku grafenu na błony plazmatyczne. Chem. 2017, 2, 322–323,  DOI: 10.1016/j.chempr.2017.01.015
  77. 77
    Chen, R.; Riviere, J. E. Biologiczny wskaźnik adsorpcji powierzchniowej nanomateriałów: modelowanie interakcji powierzchniowych nanomateriałów z biomolekułami. Adv. Exp. Med. Biol. 2017, 947, 207253,  DOI: 10.1007/978-3-319-47754-1_8
  78. 78
    Graham, U. M.; Jacobs, G.; Yokel, R. A.; Davis, B. H.; Dozier, A. K.; Brzoza, M. E.; Tseng, M. T.; Oberdörster, G.; Starszy, A.; DeLouise, L. Od dawki do odpowiedzi: przetwarzanie nanocząstek in vivo i potencjalna toksyczność. Adv. Exp. Med. Biol. 2017, 947, 71100,  DOI: 10.1007/978-3-319-47754-1_4
  79. 79
    Zhang, D.; Zhang, Z.; Liu, Y.; Chu, M.; Yang, C.; Li, W.; Shao, Y.; Yue, Y.; Xu, R. Krótko- i długoterminowy wpływ podawanych doustnie nanoarkuszy tlenku grafenu o obniżonej dawce na zachowania myszy. Biomateriały 2015, 68, 100113,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2015.07.060
  80. 80
    Yang, K.; Gong, H.; Shi, X.; Wan, J.; Zhang, Y.; Liu, Z. Biodystrybucja in vivo i toksykologia funkcjonalizowanego tlenku nanografenu u myszy po podaniu doustnym i dootrzewnowym. Biomateriały 2013, 34, 27872795,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2013.01.001
  81. 81
    Kucki, M.; Diener, L.; Bohmer, N.; Hirsch, C.; Krug, H. F.; Palermo, V.; , P. Wychwyt wolnego od oznakowania tlenku grafenu przez komórki Caco-2 zależy od stanu różnicowania komórek. J. Nanobiotechnol. 2017, 15, 46,  DOI: 10.1186/s12951-017-0280-7
  82. 82
    Li, B.; Yang, J.; Huang, Q.; Zhang, Y.; Peng, C.; Zhang, Y.; On, Y.; Shi, J.; Li, W.; Hu, J.; Wentylator, C. Biodystrybucja i toksyczność płucna dotchawczo wkrapianego tlenku grafenu u myszy. NPG Azja Mater. 2013, 5, E44– E44,  DOI: 10.1038/am.2013.7
  83. 83
    Mao, L.; Hu, M.; Pan, B.; Xie, Y.; Petersen, E. J. Biodystrybucja i toksyczność znakowanego radioaktywnie kilkuwarstwowego grafenu u myszy po wkropleniu dotchawicy. Część. Toksyczny błonnik. 2015, 13, 7,  DOI: 10.1186/s12989-016-0120-1
  84. 84
    Czarny, B.; Georgin, D.; Berthon, F.; Plastow, G.; M. Pinault; Patriarcha, G.; Thuleau, A.; L'Hermite, M. M.; Taran, F.; Nurkowanie, V. Translokacja nanorurek węglowych do odległych narządów po ekspozycji płucnej: spostrzeżenia in situ 14 C-Radioznakowanie i radioobrazowanie tkanek. ACS Nano 2014, 8, 57155724, DOI: 10.1021/nn500475U
  85. 85
    Sydlik, S. A.; Jhunjhunwala, S.; Webber, M. J.; Anderson, D. G.; Langer, R. Zgodność in vivo tlenku grafenu z różnymi stopniami utlenienia. ACS Nano 2015, 9, 38663874,  DOI: 10.1021/acsnano.5b01290
  86. 86
    Kurantowicz, N.; Strojny, B.; Sawosz, E.; Jaworski, S.; Kutwin, M.; M. Grodzik; mg. Wierzbicki; Lipińska, L.; Mitura, K.; Chwalibog, A. Biodystrybucja wysokiej dawki nanocząstek diamentu, grafitu i tlenku grafenu po wielokrotnych wstrzyknięciach dootrzewnowych u szczurów. Nanoskala Res. Lett. 2015, 10, 398,  DOI: 10.1186/s11671-015-1107-9
  87. 87
    Syama, S.; Paweł, W.; Sabareeswaran, A.; Mohanan, P. V. Spektroskopia Ramana do wykrywania dystrybucji narządów i klirensu pegylowanego zredukowanego tlenku grafenu i konsekwencji biologicznych. Biomateriały 2017, 131, 121130,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2017.03.043
  88. 88
    Blanco, E.; Shen, H.; Ferrari, M. Zasady projektowania nanocząstek w celu pokonywania biologicznych barier w dostarczaniu leków. Nat. Biotechnol. 2015, 33, 941951,  DOI: 10.1038/nbt.3330
  89. 89
    Qu, G.; Wang, X.; Liu, Q.; Liu, R.; Yin, N.; Ma, J.; Chen, L.; On, J.; Liu, S.; Jiang, G. Właściwości biologiczne ex vivo i in vivo tlenku grafenu oraz wpływ środka powierzchniowo czynnego na biokompatybilność tlenku grafenu. J. Environ. Sci. 2013, 25, 873881,  DOI: 10.1016/S1001-0742(12)60252-6
  90. 90
    Wen, K.-P.; Chen, Y.-C.; Chuang, C.-H.; Chang, H.-Y.; Lee, C.-Y.; Tai, N.-H. Akumulacja i toksyczność dożylnie wstrzykniętego funkcjonalizowanego tlenku grafenu u myszy. J. Appl. Toxicol. 2015, 35, 1211–1218,  DOI: 10.1002/jat.3187
  91. 91
    Girish, C. M.; Sasidharan, A.; Gowd, G. S.; Nair, S.; Koyakutty, M. Konfokalne badanie obrazowania Ramana pokazujące biodegradację grafenu in vivo za pośrednictwem makrofagów. Adv. Healthcare Mater. 2013, 2, 14891500,  DOI: 10.1002/adhm.201200489
  92. 92
    Li, B.; Zhang, X.; Yang, J.; Zhang, Y.; Li, W.; Wentylator, C.; Huang, Q. Wpływ powłoki glikolu polietylenowego na biodystrybucję i toksyczność nanotlenku grafenu u myszy po wstrzyknięciu dożylnym. Int. J. Nanomed. 2014, 9, 46974707, DOI: 10.2147/IJN. S66591
  93. 93
    Sasidharan, A.; Swaroop, S.; Koduri, C. K.; Girish, C. M.; Chandran, P.; Panchakarla, L. S.; Somasundaram, V. H.; Gowd, G. S.; Nair, S.; Koyakutty, M. Porównawcza toksyczność in vivo, biodystrybucja narządów i odpowiedź immunologiczna nieskazitelnych, karboksylowanych i pegylowanych kilkuwarstwowych arkuszy grafenu u szwajcarskich myszy albinosów: badanie trzymiesięczne. Węgiel 2015, 95, 511524,  DOI: 10.1016/j.carbon.2015.08.074
  94. 94
    Liu, J.-H.; Yang, S.-T.; Wang, H.; Chang, Y.; A. Cao; Liu, Y. Wpływ wielkości i dawki na biodystrybucję tlenku grafenu u myszy. Nanomedycyna 2012, 7, 18011812,  DOI: 10.2217/nnm.12.60
  95. 95
    Jasim, D. A.; Ménard-Moyon, C.; Bégin, D.; Bianco, A.; Kostarelos, K. Dystrybucja tkankowa i wydalanie z moczem podawanych dożylnie funkcjonalizowanych arkuszy tlenku grafenu. Chem. Sci. 2015, 6, 39523964,  DOI: 10.1039/C5SC00114E
  96. 96
    Oberdörster, G.; Oberdörster, E.; Oberdörster, J. Nanotoksykologia: nowa dyscyplina ewoluująca z badań ultradrobnych cząstek. Environ. Perspektywa zdrowia. 2005, 113, 823839,  DOI: 10.1289/ehp.7339
  97. 97
    Kamień, V.; Miller, M. R.; Clift, M. J. D.; Starszy, A.; Mills, N. L.; Møller, P.; Schins, R. P. F.; Vogel, U.; Kreyling, W. G.; Alstrup • Jensen, K.; Kuhlbusch, T. A. J.; Schwarze, P. E.; Hoet, P.; Pietroiusti, A.; De Vizcaya-Ruiz, A.; Baeza-Squiban, A.; Teixeira, J. P.; Tran, C. L.; Cassee, F. R. Nanomateriały a ultradrobne cząstki otoczenia: możliwość wymiany wiedzy toksykologicznej. Environ. Perspektywa zdrowia. 2017, 125, 106002,  DOI: 10.1289/EHP424
  98. 98
    Schreiver, I.; Hesja, B.; Seim, C.; Castillo-Michel, H.; Villanova, J.; P. Laux; Dreiack, N.; Penning, R.; Tucoulou, R.; Cotte, M.; Luch, A. Mapowanie ν-XRF oparte na synchrotronach i mikroskopia μ-FTIR umożliwiają przyjrzenie się losowi i efektom pigmentów tatuażu w ludzkiej skórze. Sci. Rep. 2017, 7, 11395,  DOI: 10.1038/s41598-017-11721-z
  99. 99
    Fadeel, B.; Pietroiusti, A.; Shvedova, A. A. niekorzystny wpływ wytworzonych nanomateriałów: narażenie, toksykologia i wpływ na zdrowie ludzkie; 2nd ed. Elsevier, Amsterdam, Holandia, 2017.
  100. 100
    Bhattacharya, K.; Andón, F. T.; El-Sayed, R.; Fadeel, B. Mechanizmy toksyczności wywołanej nanorurkami węglowymi: koncentracja na zapaleniu płuc. Adv. Drug Delivery Rev. 2013, 65, 2087-2097,  DOI: 10.1016/j.addr.2013.05.012
  101. 101
    Orecchioni, M.; Ménard-Moyon, C.; Delogu, L. G.; Bianco, A. Grafen i układ odpornościowy: wyzwania i potencjalność. Adv. Drug Delivery Rev. 2016, 105, 163-175,  DOI: 10.1016/j.addr.2016.05.014
  102. 102
    J. Russier; Treossi, E.; Scarsi, A.; Perrozzi, F.; Dumortier, H.; Ottaviano, L.; M. Meneghetti; Palermo, V.; Bianco, A. Emonstrowanie efektu maski tlenku grafenu: badanie porównawcze na pierwotnych ludzkich i mysich komórkach fagocytarnych. Nanoskala 2013, 5, 11234– 11247, DOI: 10.1039/c3NR03543C
  103. 103
    Yue, H.; Wei, W.; Yue, Z.; Wang, B.; Luo, N.; Gao, Y.; Ma, D.; Ma, G.; Nie, Z. Rola bocznego wymiaru tlenku grafenu w regulacji odpowiedzi komórkowych. Biomateriały 2012, 33, 4013–4021,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2012.02.021
  104. 104
    Ma, J.; Liu, R.; Wang, X.; Liu, Q.; Chen, Y.; Valle, R. P.; Zuo, Y. Y.; Xia, T.; Liu, S. Kluczowa rola wielkości bocznej tlenku grafenu w aktywacji makrofagów i stymulowaniu odpowiedzi prozapalnych w komórkach i zwierzętach. ACS Nano 2015, 9, 1049810515,  DOI: 10.1021/acsnano.5b04751
  105. 105
    Palomäki, J.; Välimäki, E.; Sund, J.; Vippola, M.; Clausen, P. A.; Jensen, K. A.; Savolainen, K.; Matikainen, S.; Alenius, H. Długie, podobne do igieł nanorurki węglowe i azbest aktywują inflamasom NLRP3 poprzez podobny mechanizm. ACS Nano 2011, 5, 68616870,  DOI: 10.1021/nn200595c
  106. 106
    Wang, X.; Duch, M. C.; Mansukhani, N.; Ji, Z.; Liao, Y.-P.; Wang, M.; Zhang, H.; Słońce, B.; Chang, C. H.; Li, R.; Lin, S.; Meng, H.; Xia, T.; Hersam, M. C.; Nel, A. E. Zastosowanie profibrogennego podejścia do predykcyjnego toksykologicznego podejścia opartego na mechanizmie fibrogennym do wielopoziomowych badań i analizy decyzyjnej nanomateriałów węglowych. ACS Nano 2015, 9, 30323043,  DOI: 10.1021/nn507243w
  107. 107
    Słońce, B.; Wang, X.; Ji, Z.; Wang, M.; Liao, Y.-P.; Chang, C. H.; Li, R.; Zhang, H.; Nel, A. E.; Xia, T. Zależna od oksydazy NADPH aktywacja inflamasomu NLRP3 i jej ważna rola w zwłóknieniu płuc przez wielościenne nanorurki węglowe. Małe 2015, 11, 20872097,  DOI: 10.1002/smll.201402859
  108. 108
    Yang, M.; Flavin, K.; Kopf, I.; Radics, G.; Hearnden, C. H. A.; McManus, G. J.; Moran, B.; Villalta-Cerdas, A.; Echegoyen, L. A.; Giordani, S.; Lavelle, E. C. Funkcjonalizacja nanocząstek węgla moduluje rekrutację komórek zapalnych i aktywację inflamasomu NLRP3. Małe 2013, 9, 41944206,  DOI: 10.1002/smll.201300481
  109. 109
    Andón, F. T.; Mukherjee, S. P.; Gessner, I.; Wortmann, L.; Xiao, L.; Hultenby, K.; Szwedowa, A. A.; Mathur, S.; Fadeel, B. Puste kule węglowe wywołują zależne od inflammasomów wydzielanie IL-1β w makrofagach. Węgiel 2017, 113, 243251,  DOI: 10.1016/j.carbon.2016.11.049
  110. 110
    De Gregorio, E.; Tritto, E.; Rappuoli, R. Alum Adjuvanticity: Rozwikłanie stuletniej tajemnicy. Eur. J. Immunol. 2008, 38, 20682071,  DOI: 10.1002/eji.200838648
  111. 111
    Mukherjee, S. P.; Bottini, M.; Fadeel, B. Grafen i układ odpornościowy: romans wielu wymiarów. Front. Immunol. 2017, 8, 673,  DOI: 10.3389/fimmu.2017.00673
  112. 112
    Li, R.; Guiney, L. M.; Chang, C. H.; Mansukhani, N. D.; Ji, Z.; Wang, X.; Liao, Y.-P.; Jiang, W.; Słońce, B.; Hersam, M. C.; Nel, A. E.; Xia, T. Utlenianie powierzchniowe tlenku grafenu determinuje uszkodzenie błony, peroksydację lipidów i cytotoksyczność w makrofagach w modelu toksyczności płucnej. ACS Nano 2018, 12, 13901402,  DOI: 10.1021/acsnano.7b07737
  113. 113
    Chen, G.-Y.; Yang, H.-J.; Lu, C.-H.; Chao, Y.-C.; Hwang, S.-M.; Chen, C.-L.; Lo, K.-W.; Sung, L.-Y.; Luo, W.-Y.; Tuan, H.-Y.; Hu, Y. C. Jednoczesna indukcja autofagii i szlaków sygnałowych receptora tollopodobnego przez tlenek grafenu. Biomateriały 2012, 33, 6559–6569,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2012.05.064
  114. 114
    Qu, G.; Liu, S.; Zhang, S.; Wang, L.; Wang, X.; Słońce, B.; Yin, N.; Gao, X.; Xia, T.; Chen, J.-J.; Jiang, G.-B. Tlenek grafenu indukuje martwicę zależną od receptora tollopodobnego 4 (TLR4) w makrofagach. ACS Nano 2013, 7, 57325745,  DOI: 10.1021/nn402330b
  115. 115
    Mukherjee, S. P.; Bondarenko, O.; Kohonen, P.; Andón, F. T.; Brzicová, T.; Gessner, I.; Mathur, S.; Bottini, M.; Calligari, P.; Stella, L.; Kisin, E.; Szwedowa, A.; Autio, R.; Salminen-Mankonen, H.; Lahesmaa, R.; Fadeel, B. Wykrywanie makrofagów jednościennych nanorurek węglowych za pośrednictwem receptorów toll-podobnych. Sci. Rep. 2018, 8, 1115,  DOI: 10.1038/s41598-018-19521-9
  116. 116
    Barth, N. D.; Marwick, J. A.; Vendrell, M.; Rossi, A. G.; Dransfield, I. "Fagocytarna synapsa" i klirens komórek apoptotycznych. Front. Immunol. 2017, 8, 1708,  DOI: 10.3389/fimmu.2017.01708
  117. 117
    Sosale, N. G.; Spinler, K. R.; Alvey, C.; Discher, D. E. Wchłanianie makrofagów przez komórkę lub nanocząstkę jest regulowane przez nieuniknioną opsonizację, specyficzny dla gatunku "marker jaźni" CD47 i docelowe właściwości fizyczne. Curr. Opin. Immunol. 2015, 35, 107112,  DOI: 10.1016/j.coi.2015.06.013
  118. 118
    Hu, W.; Peng, C.; Lv, M.; Li, X.; Zhang, Y.; Chen, N.; Wentylator, C.; Huang, Q. Białkowe łagodzenie cytotoksyczności tlenku grafenu za pośrednictwem korony. ACS Nano 2011, 5, 36933700,  DOI: 10.1021/nn200021j
  119. 119
    Chong, Y.; Ge, C.; Yang, Z.; Garate, J. A.; Gu, Z.; Weber, J. K.; Liu, J.; Zhou, R. Zmniejszona cytotoksyczność nanoarkuszy grafenu za pośrednictwem powłoki białkowo-krwi. ACS Nano 2015, 9, 57135724,  DOI: 10.1021/nn5066606
  120. 120
    Xu, M.; Zhu, J.; Wang, F.; Xiong, Y.; Wu, Y.; Wang, Q.; Weng, J.; Zhang, Z.; Chen, W.; Liu, S. Ulepszona biokompatybilność in vitro i in vivo tlenku grafenu poprzez modyfikację powierzchni: funkcjonalizacja poli(kwasu akrylowego) jest lepsza od pegylacji. ACS Nano 2016, 10, 32673281,  DOI: 10.1021/acsnano.6b00539
  121. 121
    Belling, J. N.; Jackman, J. A.; Yorulmaz • Avsar, S.; Park, J. H.; Wang, Y.; Potroz, M. G.; Ferhan, A. R.; Weiss, P. S.; Cho, N.-J. Ukryte właściwości immunologiczne tlenku grafenu możliwe dzięki powierzchniowo wiązanemu czynnikowi dopełniacza H. ACS Nano 2016, 10, 10161– 10172,  DOI: 10.1021/acsnano.6b05409
  122. 122
    Matesanz, M.-C.; Vila, M.; Feito, M.-J.; Linares, J.; Gonçalves, G.; M. Vallet-Regi; Marques, P.-A. A. P.; Portolés, M.-T. Wpływ nanoarkuszy tlenku grafenu zlokalizowanych na włóknach F-aktyny na zmiany cyklu komórkowego. Biomateriały 2013, 34, 1562–1569,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2012.11.001
  123. 123
    Feito, M. J.; Vila, M.; Matesanz, M. C.; Linares, J.; Gonçalves, G.; Marques, P. A. A. P.; M. Vallet-Regí; Rojo, J. M.; Portolés, M. T. Ocena in vitro nanoarkuszy tlenku grafenu pod kątem funkcji immunologicznej. J. Interfejs koloidowy Sci. 2014, 432, 221–228,  DOI: 10.1016/j.jcis.2014.07.004
  124. 124
    Luo, N.; Ni, D.; Yue, H.; Wei, W.; Ma, G. Grafen inżynierii powierzchniowej kieruje rozbieżne wyniki biologiczne w kierunku makrofagów. ACS Appl. Mater. Interfejsy 2015, 7, 52395247,  DOI: 10.1021/am5084607
  125. 125
    Luo, N.; Weber, J. K.; Wang, S.; Luan, B.; Yue, H.; Xi, X.; Du, J.; Yang, Z.; Wei, W.; Zhou, R.; Ma, G. PEGylowany tlenek grafenu wywołuje silne odpowiedzi immunologiczne pomimo pasywacji powierzchniowej. Nat. Commun. 2017, 8, 14537,  DOI: 10.1038/ncomms14537
  126. 126
    Wiemann, M.; A. Vennemann; Sauer, U. G.; Wiench, K.; Ma-Hock, L.; Landsiedel, R. Test in vitro alveolar macrofag do przewidywania krótkoterminowej toksyczności inhalacyjnej nanomateriałów. J. Nanobiotechnol. 2016, 14, 16,  DOI: 10.1186/s12951-016-0164-2
  127. 127
    Mukherjee, S. P.; Lazzaretto, B.; Hultenby, K.; Newman, L.; Rodrigues, A. F.; Lozano, N.; Kostarelos, K.; Malmberg, P.; Fadeel, B. Tlenek grafenu wywołuje zmiany lipidowe błony i tworzenie zewnątrzkomórkowej pułapki neutrofilów. Chem. 2018, 4, 334-358,  DOI: 10.1016/j.chempr.2017.12.017
  128. 128
    J. Russier; León, V.; Orecchioni, M.; Hirata, E.; Virdis, P.; Fozza, C.; F. Sgarrella; Cuniberti, G.; Prato, M.; Vázquez, E.; Bianco, A.; Delogu, L. G. Kilkuwarstwowy grafen zabija selektywnie komórki nowotworowe od pacjentów z białaczką mielomonocytową. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 3014–3019,  DOI: 10.1002/anie.201700078
  129. 129
    Zhou, H.; Zhao, K.; Li, W.; Yang, N.; Liu, Y.; Chen, C.; Wei, T. The Interactions between Pristine Graphene and Macrophages and the Production of Cytokines/Chemokines via TLR- and NF-ΚB-Related Signaling Pathways. Biomaterials 2012, 33, 69336942,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2012.06.064
  130. 130
    Li, Y.; Liu, Y.; Fu, Y.; Wei, T.; Le Guyader, L.; Gao, G.; Liu, R.-S.; Chang, Y.-Z.; Chen, C. The Triggering of Apoptosis in Macrophages by Pristine Graphene through the MAPK and TGF-Beta Signaling Pathways. Biomaterials 2012, 33, 402411,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2011.09.091
  131. 131
    Sasidharan, A.; Panchakarla, L. S.; Sadanandan, A. R.; Ashokan, A.; Chandran, P.; Girish, C. M.; Menon, D.; Nair, S. V.; Rao, C. N. R.; Koyakutty, M. Hemocompatibility and Macrophage Response of Pristine and Functionalized Graphene. Small 2012, 8, 12511263,  DOI: 10.1002/smll.201102393
  132. 132
    Figarol, A.; Pourchez, J.; Boudard, D.; Forest, V.; Akono, C.; Tulliani, J.-M.; Lecompte, J.-P.; Cottier, M.; Bernache-Assollant, D.; Grosseau, P. In Vitro Toxicity of Carbon Nanotubes, Nano-Graphite and Carbon Black, Similar Impacts of Acid Functionalization. Toxicol. In Vitro 2015, 30, 476485,  DOI: 10.1016/j.tiv.2015.09.014
  133. 133
    Li, Y.; Yuan, H.; von dem Bussche, A.; Creighton, M.; Hurt, R. H.; Kane, A. B.; Gao, H. Graphene Microsheets Enter Cells through Spontaneous Membrane Penetration at Edge Asperities and Corner Sites. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 1229512300,  DOI: 10.1073/pnas.1222276110
  134. 134
    Orecchioni, M.; Bedognetti, D.; Newman, L.; Fuoco, C.; Spada, F.; Hendrickx, W.; Marincola, F. M.; Sgarrella, F.; Rodrigues, A. F.; Ménard-Moyon, C.; Cesareni, G.; Kostarelos, K.; Bianco, A.; Delogu, L. G. Single-Cell Mass Cytometry and Transcriptome Profiling Reveal the Impact of Graphene on Human Immune Cells. Nat. Commun. 2017, 8, 1109,  DOI: 10.1038/s41467-017-01015-3
  135. 135
    Kotchey, G. P.; Allen, B. L.; Vedala, H.; Yanamala, N.; Kapralov, A. A.; Tyurina, Y. Y.; Klein-Seetharaman, J.; Kagan, V. E.; Star, A. The Enzymatic Oxidation of Graphene Oxide. ACS Nano 2011, 5, 20982108,  DOI: 10.1021/nn103265h
  136. 136
    Zhang, C.; Chen, S.; Alvarez, P. J. J.; Chen, W. Reduced Graphene Oxide Enhances Horseradish Peroxidase Stability by Serving as Radical Scavenger and Redox Mediator. Carbon 2015, 94, 531538,  DOI: 10.1016/j.carbon.2015.07.036
  137. 137
    Li, Y.; Feng, L.; Shi, X.; Wang, X.; Yang, Y.; Yang, K.; Liu, T.; Yang, G.; Liu, Z. Surface Coating-Dependent Cytotoxicity and Degradation of Graphene Derivatives: Towards the Design of Non-Toxic, Degradable Nano-Graphene. Small 2014, 10, 15441554,  DOI: 10.1002/smll.201303234
  138. 138
    Kurapati, R.; Bonachera, F.; Russier, J.; Sureshbabu, A. R.; Ménard-Moyon, C.; Kostarelos, K.; Bianco, A. Covalent Chemical Functionalization Enhances the Biodegradation of Graphene Oxide. 2D Mater. 2018, 5, 015020,  DOI: 10.1088/2053-1583/aa8f0a
  139. 139
    Kurapati, R.; Russier, J.; Squillaci, M. A.; Treossi, E.; Ménard-Moyon, C.; Del Rio-Castillo, A. E.; Vazquez, E.; Samorì, P.; Palermo, V.; Bianco, A. Dispersibility-Dependent Biodegradation of Graphene Oxide by Myeloperoxidase. Small 2015, 11, 39853994,  DOI: 10.1002/smll.201500038
  140. 140
    Mukherjee, S. P.; Gliga, A. R.; Lazzaretto, B.; Brandner, B.; Fielden, M.; Vogt, C.; Newman, L.; Rodrigues, A. F.; Shao, W.; Fournier, P. M.; Toprak, M. S.; Star, A.; Kostarelos, K.; Bhattacharya, K.; Fadeel, B. Graphene Oxide Is Degraded by Neutrophils and the Degradation Products Are Non-Genotoxic. Nanoscale 2018, 10, 11801188,  DOI: 10.1039/C7NR03552G
  141. 141
    Shvedova, A. A.; Kapralov, A. A.; Feng, W. H.; Kisin, E. R.; Murray, A. R.; Mercer, R. R.; St. Croix, C. M.; Lang, M. A.; Watkins, S. C.; Konduru, N. V.; Allen, B. L.; Conroy, J.; Kotchey, G. P.; Mohamed, B. M.; Meade, A. D.; Volkov, Y.; Star, A.; Fadeel, B.; Kagan, V. E. Impaired Clearance and Enhanced Pulmonary Inflammatory/Fibrotic Response to Carbon Nanotubes in Myeloperoxidase-Deficient Mice. PLoS One 2012, 7, e30923,  DOI: 10.1371/journal.pone.0030923
  142. 142
    Kagan, V. E.; Kapralov, A. A.; St. Croix, C. M.; Watkins, S. C.; Kisin, E. R.; Kotchey, G. P.; Balasubramanian, K.; Vlasova, I. I.; Yu, J.; Kim, K.; Seo, W.; Mallampalli, R. K.; Star, A.; Shvedova, A. A. Lung Macrophages “Digest” Carbon Nanotubes Using a Superoxide/Peroxynitrite Oxidative Pathway. ACS Nano 2014, 8, 56105621,  DOI: 10.1021/nn406484b
  143. 143
    Elgrabli, D.; Dachraoui, W.; Ménard-Moyon, C.; Liu, X. J.; Bégin, D.; Bégin-Colin, S.; Bianco, A.; Gazeau, F.; Alloyeau, D. Carbon Nanotube Degradation in Macrophages: Live Nanoscale Monitoring and Understanding of Biological Pathway. ACS Nano 2015, 9, 1011310124,  DOI: 10.1021/acsnano.5b03708
  144. 144
    Bai, H.; Jiang, W.; Kotchey, G. P.; Saidi, W. A.; Bythell, B. J.; Jarvis, J. M.; Marshall, A. G.; Robinson, R. A. S.; Star, A. Insight into the Mechanism of Graphene Oxide Degradation via the Photo-Fenton Reaction. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 1051910529,  DOI: 10.1021/jp503413s
  145. 145
    Newman, L.; Lozano, N.; Zhang, M.; Iijima, S.; Yudasaka, M.; Bussy, C.; Kostarelos, K. Hypochlorite Degrades 2D Graphene Oxide Sheets Faster than 1D Oxidised Carbon Nanotubes and Nanohorns. npj 2D Mater Appl. 2017, 1, 39,  DOI: 10.1038/s41699-017-0041-3
  146. 146
    Lalwani, G.; Xing, W.; Sitharaman, B. Enzymatic Degradation of Oxidized and Reduced Graphene Nanoribbons by Lignin Peroxidase. J. Mater. Chem. B 2014, 2, 63546362,  DOI: 10.1039/C4TB00976B
  147. 147
    Liu, L.; Zhu, C.; Fan, M.; Chen, C.; Huang, Y.; Hao, Q.; Yang, J.; Wang, H.; Sun, D. Oxidation and Degradation of Graphitic Materials by Naphthalene-Degrading Bacteria. Nanoscale 2015, 7, 1361913628,  DOI: 10.1039/C5NR02502H
  148. 148
    Zhang, Y.; Bai, Y.; Jia, J.; Gao, N.; Li, Y.; Zhang, R.; Jiang, G.; Yan, B. Perturbation of Physiological Systems by Nanoparticles. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 37623809,  DOI: 10.1039/C3CS60338E
  149. 149
    Pelin, M.; Sosa, S.; Prato, M.; Tubaro, A. Occupational Exposure to Graphene Based Nanomaterials: Risk Assessment. Nanoscale 2018, 10, 1589415903,  DOI: 10.1039/C8NR04950E
  150. 150
    Kenry, K.; Loh, K. P.; Lim, C. T. Molecular Interactions of Graphene Oxide with Human Blood Plasma Proteins. Nanoscale 2016, 8, 94259441,  DOI: 10.1039/C6NR01697A
  151. 151
    Mondal, S.; Thirupathi, R.; Rao, L. P.; Atreya, H. S. Unraveling the Dynamic Nature of Protein–graphene Oxide Interactions. RSC Adv. 2016, 6, 5253952548,  DOI: 10.1039/C6RA03759C
  152. 152
    Eedy, D. J. Carbon-Fibre-Induced Airborne Irritant Contact Dermatitis. Contact Dermatitis 1996, 35, 362363,  DOI: 10.1111/j.1600-0536.1996.tb02418.x
  153. 153
    Shvedova, A.; Castranova, V.; Kisin, E.; Schwegler-Berry, D.; Murray, A.; Gandelsman, V.; Maynard, A.; Baron, P. Exposure to Carbon Nanotube Material: Assessment of Nanotube Cytotoxicity Using Human Keratinocyte Cells. J. Toxicol. Environ. Health, Part A 2003, 66, 19091926,  DOI: 10.1080/713853956
  154. 154
    Pelin, M.; Fusco, L.; León, V.; Martín, C.; Criado, A.; Sosa, S.; Vázquez, E.; Tubaro, A.; Prato, M. Differential Cytotoxic Effects of Graphene and Graphene Oxide on Skin Keratinocytes. Sci. Rep. 2017, 7, 40572,  DOI: 10.1038/srep40572
  155. 155
    Pelin, M.; Fusco, L.; Martín, C.; Sosa, S.; Frontiñán-Rubio, J.; González-Domínguez, J. M.; Durán-Prado, M.; Vázquez, E.; Prato, M.; Tubaro, A. Graphene and Graphene Oxide Induce ROS Production in Human HaCaT Skin Keratinocytes: The Role of Xanthine Oxidase and NADH Dehydrogenase. Nanoscale 2018, 10, 1182011830,  DOI: 10.1039/C8NR02933D
  156. 156
    Erf, G. F.; Falcon, D. M.; Sullivan, K. S.; Bourdo, S. E. T Lymphocytes Dominate Local Leukocyte Infiltration in Response to Intradermal Injection of Functionalized Graphene-Based Nanomaterial. J. Appl. Toxicol. 2017, 37, 13171324,  DOI: 10.1002/jat.3492
  157. 157
    Ou, L.; Song, B.; Liang, H.; Liu, J.; Feng, X.; Deng, B.; Sun, T.; Shao, L. Toxicity of Graphene-Family Nanoparticles: A General Review of the Origins and Mechanisms. Part. Part. Fibre Toxicol. 2016, 13, 57,  DOI: 10.1186/s12989-016-0168-y
  158. 158
    Roberts, J. R.; Mercer, R. R.; Stefaniak, A. B.; Seehra, M. S.; Geddam, U. K.; Chaudhuri, I. S.; Kyrlidis, A.; Kodali, V. K.; Sager, T.; Kenyon, A.; Bilgesu, S. A.; Eye, T.; Scabilloni, J. F.; Leonard, S. S.; Fix, N. R.; Schwegler-Berry, D.; Farris, B. Y.; Wolfarth, M. G.; Porter, D. W.; Castranova, V. Evaluation of Pulmonary and Systemic Toxicity Following Lung Exposure to Graphite Nanoplates: A Member of the Graphene-Based Nanomaterial Family. Part. Part. Fibre Toxicol. 2015, 13, 34,  DOI: 10.1186/s12989-016-0145-5
  159. 159
    Schinwald, A.; Murphy, F. A.; Jones, A.; MacNee, W.; Donaldson, K. Graphene-Based Nanoplatelets: A New Risk to the Respiratory System as a Consequence of Their Unusual Aerodynamic Properties. ACS Nano 2012, 6, 736746,  DOI: 10.1021/nn204229f
  160. 160
    Schinwald, A.; Murphy, F.; Askounis, A.; Koutsos, V.; Sefiane, K.; Donaldson, K.; Campbell, C. J. Minimal Oxidation and Inflammogenicity of Pristine Graphene with Residence in the Lung. Nanotoxicology 2014, 8, 824832,  DOI: 10.3109/17435390.2013.831502
  161. 161
    Park, E.-J.; Lee, G.-H.; Han, B. S.; Lee, B.-S.; Lee, S.; Cho, M.-H.; Kim, J.-H.; Kim, D.-W. Toxic Response of Graphene Nanoplatelets in Vivo and in Vitro. Arch. Toxicol. 2015, 89, 15571568,  DOI: 10.1007/s00204-014-1303-x
  162. 162
    Park, E.-J.; Lee, S. J.; Lee, K.; Choi, Y. C.; Lee, B.-S.; Lee, G.-H.; Kim, D.-W. Pulmonary Persistence of Graphene Nanoplatelets May Disturb Physiological and Immunological Homeostasis. J. Appl. Toxicol. 2017, 37, 296309,  DOI: 10.1002/jat.3361
  163. 163
    Shin, J. H.; Han, S. G.; Kim, J. K.; Kim, B. W.; Hwang, J. H.; Lee, J. S.; Lee, J. H.; Baek, J. E.; Kim, T. G.; Kim, K. S.; Lee, H. S.; Song, N. W.; Ahn, K.; Yu, I. J. 5-Day Repeated Inhalation and 28-Day Post-Exposure Study of Graphene. Nanotoxicology 2015, 9, 10231031,  DOI: 10.3109/17435390.2014.998306
  164. 164
    Kim, J. K.; Shin, J. H.; Lee, J. S.; Hwang, J. H.; Lee, J. H.; Baek, J. E.; Kim, T. G.; Kim, B. W.; Kim, J. S.; Lee, G. H.; Ahn, K.; Han, S. G.; Bello, D.; Yu, I. J. 28-Day Inhalation Toxicity of Graphene Nanoplatelets in Sprague-Dawley Rats. Nanotoxicology 2016, 10, 891901,  DOI: 10.3109/17435390.2015.1133865
  165. 165
    Lee, J. K.; Jeong, A. Y.; Bae, J.; Seok, J. H.; Yang, J.-Y.; Roh, H. S.; Jeong, J.; Han, Y.; Jeong, J.; Cho, W.-S. The Role of Surface Functionalization on the Pulmonary Inflammogenicity and Translocation into Mediastinal Lymph Nodes of Graphene Nanoplatelets in Rats. Arch. Toxicol. 2017, 91, 667676,  DOI: 10.1007/s00204-016-1706-y
  166. 166
    Bengtson, S.; Knudsen, K. B.; Kyjovska, Z. O.; Berthing, T.; Skaug, V.; Levin, M.; Koponen, I. K.; Shivayogimath, A.; Booth, T. J.; Alonso, B.; Pesquera, A.; Zurutuza, A.; Thomsen, B. L.; Troelsen, J. T.; Jacobsen, N. R.; Vogel, U. Differences in Inflammation and Acute Phase Response but Similar Genotoxicity in Mice Following Pulmonary Exposure to Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide. PLoS One 2017, 12, e0178355,  DOI: 10.1371/journal.pone.0178355
  167. 167
    Bengtson, S.; Kling, K.; Madsen, A. M.; Noergaard, A. W.; Jacobsen, N. R.; Clausen, P. A.; Alonso, B.; Pesquera, A.; Zurutuza, A.; Ramos, R.; Okuno, H.; Dijon, J.; Wallin, H.; Vogel, U. No Cytotoxicity or Genotoxicity of Graphene and Graphene Oxide in Murine Lung Epithelial FE1 Cells in Vitro. Environ. Mol. Mutagen. 2016, 57, 469482,  DOI: 10.1002/em.22017
  168. 168
    Poulsen, S. S.; Jackson, P.; Kling, K.; Knudsen, K. B.; Skaug, V.; Kyjovska, Z. O.; Thomsen, B. L.; Clausen, P. A.; Atluri, R.; Berthing, T.; Bengtson, S.; Wolff, H.; Jensen, K. A.; Wallin, H.; Vogel, U. Multi-Walled Carbon Nanotube Physicochemical Properties Predict Pulmonary Inflammation and Genotoxicity. Nanotoxicology 2016, 10, 12631275,  DOI: 10.1080/17435390.2016.1202351
  169. 169
    Poulsen, S. S.; Saber, A. T.; Williams, A.; Andersen, O.; Købler, C.; Atluri, R.; Pozzebon, M. E.; Mucelli, S. P.; Simion, M.; Rickerby, D.; Mortensen, A.; Jackson, P.; Kyjovska, Z. O.; Mølhave, K.; Jacobsen, N. R.; Jensen, K. A.; Yauk, C. L.; Wallin, H.; Halappanavar, S.; Vogel, U. MWCNTs of Different Physicochemical Properties Cause Similar Inflammatory Responses, but Differences in Transcriptional and Histological Markers of Fibrosis in Mouse Lungs. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2015, 284, 1632,  DOI: 10.1016/j.taap.2014.12.011
  170. 170
    Vranic, S.; Rodrigues, A. F.; Buggio, M.; Newman, L.; White, M. R. H.; Spiller, D. G.; Bussy, C.; Kostarelos, K. Live Imaging of Label-Free Graphene Oxide Reveals Critical Factors Causing Oxidative-Stress-Mediated Cellular Responses. ACS Nano 2018, 12, 13731389,  DOI: 10.1021/acsnano.7b07734
  171. 171
    Drasler, B.; Kucki, M.; Delhaes, F.; Buerki-Thurnherr, T.; Vanhecke, D.; Korejwo, D.; Chortarea, S.; Barosova, H.; Hirsch, C.; Petri-Fink, A.; Rothen-Rutishauser, B.; Wick, P. Single Exposure to Aerosolized Graphene Oxide and Graphene Nanoplatelets Did Not Initiate an Acute Biological Response in a 3D Human Lung Model. Carbon 2018, 137, 125135,  DOI: 10.1016/j.carbon.2018.05.012
  172. 172
    Shurin, M. R.; Yanamala, N.; Kisin, E. R.; Tkach, A. V.; Shurin, G. V.; Murray, A. R.; Leonard, H. D.; Reynolds, J. S.; Gutkin, D. W.; Star, A.; Fadeel, B.; Savolainen, K.; Kagan, V. E.; Shvedova, A. A. Graphene Oxide Attenuates Th2-Type Immune Responses, but Augments Airway Remodeling and Hyperresponsiveness in a Murine Model of Asthma. ACS Nano 2014, 8, 55855599,  DOI: 10.1021/nn406454u
  173. 173
    Lee, B.-J.; Kim, B.; Lee, K. Air Pollution Exposure and Cardiovascular Disease. Toxicol. Res. 2014, 30, 7175,  DOI: 10.5487/TR.2014.30.2.071
  174. 174
    Du, Y.; Xu, X.; Chu, M.; Guo, Y.; Wang, J. Air Particulate Matter and Cardiovascular Disease: The Epidemiological, Biomedical and Clinical Evidence. J. Thorac. Dis. 2016, 8, E8E19,  DOI: 10.3978/j.issn.2072-1439.2015.11.37
  175. 175
    Donaldson, K.; Duffin, R.; Langrish, J. P.; Miller, M. R.; Mills, N. L.; Poland, C. A.; Raftis, J.; Shah, A.; Shaw, C. A.; Newby, D. E. Nanoparticles and the Cardiovascular System: A Critical Review. Nanomedicine 2013, 8, 403423,  DOI: 10.2217/nnm.13.16
  176. 176
    Contreras-Torres, F. F.; Rodríguez-Galván, A.; Guerrero-Beltrán, C. E.; Martínez-Lorán, E.; Vázquez-Garza, E.; Ornelas-Soto, N.; García-Rivas, G. Differential Cytotoxicity and Internalization of Graphene Family Nanomaterials in Myocardial Cells. Mater. Sci. Eng., C 2017, 73, 633642,  DOI: 10.1016/j.msec.2016.12.080
  177. 177
    Singh, S. K.; Singh, M. K.; Nayak, M. K.; Kumari, S.; Shrivastava, S.; Grácio, J. J. A.; Dash, D. Thrombus Inducing Property of Atomically Thin Graphene Oxide Sheets. ACS Nano 2011, 5, 49874996,  DOI: 10.1021/nn201092p
  178. 178
    Singh, S. K.; Singh, M. K.; Kulkarni, P. P.; Sonkar, V. K.; Grácio, J. J. A.; Dash, D. Amine-Modified Graphene: Thrombo-Protective Safer Alternative to Graphene Oxide for Biomedical Applications. ACS Nano 2012, 6, 27312740,  DOI: 10.1021/nn300172t
  179. 179
    Monasterio, B. G.; Alonso, B.; Sot, J.; García-Arribas, A. B.; Gil-Cartón, D.; Valle, M.; Zurutuza, A.; Goñi, F. M. Coating Graphene Oxide with Lipid Bilayers Greatly Decreases Its Hemolytic Properties. Langmuir 2017, 33, 81818191,  DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b01552
  180. 180
    Cao, Y.; Li, J.; Liu, F.; Li, X.; Jiang, Q.; Cheng, S.; Gu, Y. Consideration of Interaction between Nanoparticles and Food Components for the Safety Assessment of Nanoparticles Following Oral Exposure: A Review. Environ. Toxicol. Pharmacol. 2016, 46, 206210,  DOI: 10.1016/j.etap.2016.07.023
  181. 181
    Pietroiusti, A.; Bergamaschi, E.; Campagna, M.; Campagnolo, L.; De Palma, G.; Iavicoli, S.; Leso, V.; Magrini, A.; Miragoli, M.; Pedata, P.; Palombi, L.; Iavicoli, I. The Unrecognized Occupational Relevance of the Interaction between Engineered Nanomaterials and the Gastro-Intestinal Tract: A Consensus Paper from a Multidisciplinary Working Group. Part. Fibre Toxicol. 2017, 14, 47,  DOI: 10.1186/s12989-017-0226-0
  182. 182
    Abreu, M. T. Toll-like Receptor Signalling in the Intestinal Epithelium: How Bacterial Recognition Shapes Intestinal Function. Nat. Rev. Immunol. 2010, 10, 131144,  DOI: 10.1038/nri2707
  183. 183
    Mabbott, N. A.; Donaldson, D. S.; Ohno, H.; Williams, I. R.; Mahajan, A. Microfold (M) Cells: Important Immunosurveillance Posts in the Intestinal Epithelium. Mucosal Immunol. 2013, 6, 666677,  DOI: 10.1038/mi.2013.30
  184. 184
    Ensign, L. M.; Cone, R.; Hanes, J. Oral Drug Delivery with Polymeric Nanoparticles: The Gastrointestinal Mucus Barriers. Adv. Drug Delivery Rev. 2012, 64, 557570,  DOI: 10.1016/j.addr.2011.12.009
  185. 185
    Sun, H.; Chow, E. C.; Liu, S.; Du, Y.; Pang, K. S. The Caco-2 Cell Monolayer: Usefulness and Limitations. Expert Opin. Drug Metab. Toxicol. 2008, 4, 395411,  DOI: 10.1517/17425255.4.4.395
  186. 186
    Dorier, M.; Brun, E.; Veronesi, G.; Barreau, F.; Pernet-Gallay, K.; Desvergne, C.; Rabilloud, T.; Carapito, C.; Herlin-Boime, N.; Carrière, M. Impact of Anatase and Rutile Titanium Dioxide Nanoparticles on Uptake Carriers and Efflux Pumps in Caco-2 Gut Epithelial Cells. Nanoscale 2015, 7, 73527360,  DOI: 10.1039/C5NR00505A
  187. 187
    van der Zande, M.; Undas, A. K.; Kramer, E.; Monopoli, M. P.; Peters, R. J.; Garry, D.; Antunes Fernandes, E. C.; Hendriksen, P. J.; Marvin, H. J. P.; Peijnenburg, A. A.; Bouwmeester, H. Different Responses of Caco-2 and MCF-7 Cells to Silver Nanoparticles Are Based on Highly Similar Mechanisms of Action. Nanotoxicology 2016, 10, 14311441,  DOI: 10.1080/17435390.2016.1225132
  188. 188
    Vila, L.; García-Rodríguez, A.; Cortés, C.; Marcos, R.; Hernández, A. Assessing the Effects of Silver Nanoparticles on Monolayers of Differentiated Caco-2 Cells, as a Model of Intestinal Barrier. Food Chem. Toxicol. 2018, 116, 110,  DOI: 10.1016/j.fct.2018.04.008
  189. 189
    Susewind, J.; de Souza Carvalho-Wodarz, C.; Repnik, U.; Collnot, E.-M.; Schneider-Daum, N.; Griffiths, G. W.; Lehr, C.-M. A 3D Co-Culture of Three Human Cell Lines to Model the Inflamed Intestinal Mucosa for Safety Testing of Nanomaterials. Nanotoxicology 2016, 10, 5362,  DOI: 10.3109/17435390.2015.1008065
  190. 190
    In, J. G.; Foulke-Abel, J.; Estes, M. K.; Zachos, N. C.; Kovbasnjuk, O.; Donowitz, M. Human Mini-Guts: New Insights into Intestinal Physiology and Host–pathogen Interactions. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 2016, 13, 633642,  DOI: 10.1038/nrgastro.2016.142
  191. 191
    Kim, H. J.; Huh, D.; Hamilton, G.; Ingber, D. E. Human Gut-on-a-Chip Inhabited by Microbial Flora That Experiences Intestinal Peristalsis-like Motions and Flow. Lab Chip 2012, 12, 21652174,  DOI: 10.1039/c2lc40074j
  192. 192
    Nguyen, T. H. D.; Lin, M.; Mustapha, A. Toxicity of Graphene Oxide on Intestinal Bacteria and Caco-2 Cells. J. Food Prot. 2015, 78, 9961002,  DOI: 10.4315/0362-028X.JFP-14-463
  193. 193
    Ruiz, O. N.; Fernando, K. A. S.; Wang, B.; Brown, N. A.; Luo, P. G.; McNamara, N. D.; Vangsness, M.; Sun, Y.-P.; Bunker, C. E. Graphene Oxide: A Nonspecific Enhancer of Cellular Growth. ACS Nano 2011, 5, 81008107,  DOI: 10.1021/nn202699t
  194. 194
    Kucki, M.; Rupper, P.; Sarrieu, C.; Melucci, M.; Treossi, E.; Schwarz, A.; León, V.; Kraegeloh, A.; Flahaut, E.; Vázquez, E.; Palermo, V.; Wick, P. Interaction of Graphene-Related Materials with Human Intestinal Cells: An in Vitro Approach. Nanoscale 2016, 8, 87498760,  DOI: 10.1039/C6NR00319B
  195. 195
    Guarnieri, D.; Sánchez-Moreno, P.; Del Rio Castillo, A. E.; Bonaccorso, F.; Gatto, F.; Bardi, G.; Martín, C.; Vázquez, E.; Catelani, T.; Sabella, S.; Pompa, P. P. Biotransformation and Biological Interaction of Graphene and Graphene Oxide during Simulated Oral Ingestion. Small 2018, 14, 1800227,  DOI: 10.1002/smll.201800227
  196. 196
    Nicholson, J. K.; Holmes, E.; Kinross, J.; Burcelin, R.; Gibson, G.; Jia, W.; Pettersson, S. Host-Gut Microbiota Metabolic Interactions. Science 2012, 336, 12621267,  DOI: 10.1126/science.1223813
  197. 197
    Chen, H.; Zhao, R.; Wang, B.; Zheng, L.; Ouyang, H.; Wang, H.; Zhou, X.; Zhang, D.; Chai, Z.; Zhao, Y.; Feng, W. Acute Oral Administration of Single-Walled Carbon Nanotubes Increases Intestinal Permeability and Inflammatory Responses: Association with the Changes in Gut Microbiota in Mice. Adv. Healthcare Mater. 2018, 7, 1701313,  DOI: 10.1002/adhm.201701313
  198. 198
    Kreyling, W. G.; Semmler-Behnke, M.; Takenaka, S.; Möller, W. Differences in the Biokinetics of Inhaled Nano- versus Micrometer-Sized Particles. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 714722,  DOI: 10.1021/ar300043r
  199. 199
    Hougaard, K. S.; Campagnolo, L.; Fadeel, B.; Gulumian, M.; Kagan, V. E.; Møller, P.; Jacobsen, N. R.; Savolainen, K. M. Developmental Toxicity of Engineered Nanomaterials. Reprod. Dev. Toxicol. 2017, 333357,  DOI: 10.1016/B978-0-12-804239-7.00019-6
  200. 200
    Ema, M.; Kobayashi, N.; Naya, M.; Hanai, S.; Nakanishi, J. Reproductive and Developmental Toxicity Studies of Manufactured Nanomaterials. Reprod. Toxicol. 2010, 30, 343352,  DOI: 10.1016/j.reprotox.2010.06.002
  201. 201
    Liang, S.; Xu, S.; Zhang, D.; He, J.; Chu, M. Reproductive Toxicity of Nanoscale Graphene Oxide in Male Mice. Nanotoxicology 2015, 9, 92105,  DOI: 10.3109/17435390.2014.893380
  202. 202
    Skovmand, A.; Jacobsen Lauvås, A.; Christensen, P.; Vogel, U.; Sørig Hougaard, K.; Goericke-Pesch, S. Pulmonary Exposure to Carbonaceous Nanomaterials and Sperm Quality. Part. Part. Fibre Toxicol. 2018, 15, 10,  DOI: 10.1186/s12989-018-0242-8
  203. 203
    Xu, S.; Zhang, Z.; Chu, M. Long-Term Toxicity of Reduced Graphene Oxide Nanosheets: Effects on Female Mouse Reproductive Ability and Offspring Development. Biomaterials 2015, 54, 188200,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2015.03.015
  204. 204
    Chen, Y.; Hu, X.; Sun, J.; Zhou, Q. Specific Nanotoxicity of Graphene Oxide during Zebrafish Embryogenesis. Nanotoxicology 2016, 10, 4252,  DOI: 10.3109/17435390.2015.1005032
  205. 205
    Chwalibog, A.; Wierzbicki, M.; Sawosz, E.; Grodzik, M.; Hotowy, A.; Prasek, M.; Jaworski, S.; Sawosz, F. Carbon Nanoparticles Downregulate Expression of Basic Fibroblast Growth Factor in the Heart during Embryogenesis. Int. J. Nanomed. 2013, 8, 34273435,  DOI: 10.2147/IJN.S49745
  206. 206
    Muoth, C.; Aengenheister, L.; Kucki, M.; Wick, P.; Buerki-Thurnherr, T. Nanoparticle Transport across the Placental Barrier: Pushing the Field Forward!. Nanomedicine 2016, 11, 941957,  DOI: 10.2217/nnm-2015-0012
  207. 207
    Huang, X.; Zhang, F.; Sun, X.; Choi, K.-Y.; Niu, G.; Zhang, G.; Guo, J.; Lee, S.; Chen, X. The Genotype-Dependent Influence of Functionalized Multiwalled Carbon Nanotubes on Fetal Development. Biomaterials 2014, 35, 856865,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2013.10.027
  208. 208
    Qi, W.; Bi, J.; Zhang, X.; Wang, J.; Wang, J.; Liu, P.; Li, Z.; Wu, W. Damaging Effects of Multi-Walled Carbon Nanotubes on Pregnant Mice with Different Pregnancy Times. Sci. Rep. 2015, 4, 4352,  DOI: 10.1038/srep04352
  209. 209
    Campagnolo, L.; Massimiani, M.; Palmieri, G.; Bernardini, R.; Sacchetti, C.; Bergamaschi, A.; Vecchione, L.; Magrini, A.; Bottini, M.; Pietroiusti, A. Biodistribution and Toxicity of Pegylated Single Wall Carbon Nanotubes in Pregnant Mice. Part. Part. Fibre Toxicol. 2013, 10, 21,  DOI: 10.1186/1743-8977-10-21
  210. 210
    Philbrook, N. A.; Walker, V. K.; Afrooz, A. R. M. N.; Saleh, N. B.; Winn, L. M. Investigating the Effects of Functionalized Carbon Nanotubes on Reproduction and Development in Drosophila Melanogaster and CD-1 Mice. Reprod. Toxicol. 2011, 32, 442448,  DOI: 10.1016/j.reprotox.2011.09.002
  211. 211
    Fu, C.; Liu, T.; Li, L.; Liu, H.; Liang, Q.; Meng, X. Effects of Graphene Oxide on the Development of Offspring Mice in Lactation Period. Biomaterials 2015, 40, 2331,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2014.11.014
  212. 212
    Kucki, M.; Aengenheister, L.; Diener, L.; Rippl, A. V.; Vranic, S.; Newman, L.; Vazquez, E.; Kostarelos, K.; Wick, P.; Buerki-Thurnherr, T. Impact of Graphene Oxide on Human Placental Trophoblast Viability, Functionality and Barrier Integrity. 2D Mater. 2018, 5, 035014,  DOI: 10.1088/2053-1583/aab9e2
  213. 213
    Mendonça, M. C. P.; Soares, E. S.; de Jesus, M. B.; Ceragioli, H. J.; Ferreira, M. S.; Catharino, R. R.; da Cruz-Höfling, M. A. Reduced Graphene Oxide Induces Transient Blood–brain Barrier Opening: An in Vivo Study. J. Nanobiotechnol. 2015, 13, 78,  DOI: 10.1186/s12951-015-0143-z
  214. 214
    Pietroiusti, A.; Massimiani, M.; Fenoglio, I.; Colonna, M.; Valentini, F.; Palleschi, G.; Camaioni, A.; Magrini, A.; Siracusa, G.; Bergamaschi, A.; Sgambato, A.; Campagnolo, L. Low Doses of Pristine and Oxidized Single-Wall Carbon Nanotubes Affect Mammalian Embryonic Development. ACS Nano 2011, 5, 46244633,  DOI: 10.1021/nn200372g
  215. 215
    Schmidt, A.; Morales-Prieto, D. M.; Pastuschek, J.; Fröhlich, K.; Markert, U. R. Only Humans Have Human Placentas: Molecular Differences between Mice and Humans. J. Reprod. Immunol. 2015, 108, 6571,  DOI: 10.1016/j.jri.2015.03.001
  216. 216
    Scaini, D.; Ballerini, L. Nanomaterials at the Neural Interface. Curr. Opin. Neurobiol. 2018, 50, 5055,  DOI: 10.1016/j.conb.2017.12.009
  217. 217
    Rauti, R.; Lozano, N.; León, V.; Scaini, D.; Musto, M.; Rago, I.; Ulloa Severino, F. P.; Fabbro, A.; Casalis, L.; Vázquez, E.; Kostarelos, K.; Prato, M.; Ballerini, L. Graphene Oxide Nanosheets Reshape Synaptic Function in Cultured Brain Networks. ACS Nano 2016, 10, 44594471,  DOI: 10.1021/acsnano.6b00130
  218. 218
    Bramini, M.; Sacchetti, S.; Armirotti, A.; Rocchi, A.; Vázquez, E.; León Castellanos, V.; Bandiera, T.; Cesca, F.; Benfenati, F. Graphene Oxide Nanosheets Disrupt Lipid Composition, Ca 2+ Homeostasis, and Synaptic Transmission in Primary Cortical Neurons. ACS Nano 2016, 10, 71547171,  DOI: 10.1021/acsnano.6b03438
  219. 219
    High, B.; Cole, A. A.; Chen, X.; Reese, T. S. Electron Microscopic Tomography Reveals Discrete Transcleft Elements at Excitatory and Inhibitory Synapses. Front. Synaptic Neurosci. 2015, 7, 9,  DOI: 10.3389/fnsyn.2015.00009
  220. 220
    Falchi, A. M.; Sogos, V.; Saba, F.; Piras, M.; Congiu, T.; Piludu, M. Astrocytes Shed Large Membrane Vesicles That Contain Mitochondria, Lipid Droplets and ATP. Histochem. Cell Biol. 2013, 139, 221231,  DOI: 10.1007/s00418-012-1045-x
  221. 221
    Antonyak, M. A.; Cerione, R. A. Microvesicles as Mediators of Intercellular Communication in Cancer. Methods Mol. Biol. 2014, 1165, 147173,  DOI: 10.1007/978-1-4939-0856-1_11
  222. 222
    Gottipati, M. K.; Bekyarova, E.; Brenner, M.; Haddon, R. C.; Parpura, V. Changes in the Morphology and Proliferation of Astrocytes Induced by Two Modalities of Chemically Functionalized Single-Walled Carbon Nanotubes Are Differentially Mediated by Glial Fibrillary Acidic Protein. Nano Lett. 2014, 14, 37203727,  DOI: 10.1021/nl4048114
  223. 223
    Shams, H.; Holt, B. D.; Mahboobi, S. H.; Jahed, Z.; Islam, M. F.; Dahl, K. N.; Mofrad, M. R. K. Actin Reorganization through Dynamic Interactions with Single-Wall Carbon Nanotubes. ACS Nano 2014, 8, 188197,  DOI: 10.1021/nn402865e
  224. 224
    Tian, X.; Yang, Z.; Duan, G.; Wu, A.; Gu, Z.; Zhang, L.; Chen, C.; Chai, Z.; Ge, C.; Zhou, R. Graphene Oxide Nanosheets Retard Cellular Migration via Disruption of Actin Cytoskeleton. Small 2017, 13, 1602133,  DOI: 10.1002/smll.201602133
  225. 225
    Tu, Q.; Pang, L.; Chen, Y.; Zhang, Y.; Zhang, R.; Lu, B.; Wang, J. Effects of Surface Charges of Graphene Oxide on Neuronal Outgrowth and Branching. Analyst 2014, 139, 105115,  DOI: 10.1039/C3AN01796F
  226. 226
    Fabbro, A.; Scaini, D.; León, V.; Vázquez, E.; Cellot, G.; Privitera, G.; Lombardi, L.; Torrisi, F.; Tomarchio, F.; Bonaccorso, F.; Bosi, S.; Ferrari, A. C.; Ballerini, L.; Prato, M. Graphene-Based Interfaces Do Not Alter Target Nerve Cells. ACS Nano 2016, 10, 615623,  DOI: 10.1021/acsnano.5b05647
  227. 227
    Kitko, K. E.; Hong, T.; Lazarenko, R. M.; Ying, D.; Xu, Y.-Q.; Zhang, Q. Membrane Cholesterol Mediates the Cellular Effects of Monolayer Graphene Substrates. Nat. Commun. 2018, 9, 796,  DOI: 10.1038/s41467-018-03185-0
  228. 228
    Pampaloni, N. P.; Lottner, M.; Giugliano, M.; Matruglio, A.; D’Amico, F.; Prato, M.; Garrido, J. A.; Ballerini, L.; Scaini, D. Single-Layer Graphene Modulates Neuronal Communication and Augments Membrane Ion Currents. Nat. Nanotechnol. 2018, 13, 755764,  DOI: 10.1038/s41565-018-0163-6
  229. 229
    Li, N.; Zhang, X.; Song, Q.; Su, R.; Zhang, Q.; Kong, T.; Liu, L.; Jin, G.; Tang, M.; Cheng, G. The Promotion of Neurite Sprouting and Outgrowth of Mouse Hippocampal Cells in Culture by Graphene Substrates. Biomaterials 2011, 32, 93749382,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2011.08.065
  230. 230
    Tang, M.; Song, Q.; Li, N.; Jiang, Z.; Huang, R.; Cheng, G. Enhancement of Electrical Signaling in Neural Networks on Graphene Films. Biomaterials 2013, 34, 64026411,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2013.05.024
  231. 231
    Djilas, M.; Olès, C.; Lorach, H.; Bendali, A.; Dégardin, J.; Dubus, E.; Lissorgues-Bazin, G.; Rousseau, L.; Benosman, R.; Ieng, S.-H.; Joucla, S.; Yvert, B.; Bergonzo, P.; Sahel, J.; Picaud, S. Three-Dimensional Electrode Arrays for Retinal Prostheses: Modeling, Geometry Optimization and Experimental Validation. J. Neural Eng. 2011, 8, 046020,  DOI: 10.1088/1741-2560/8/4/046020
  232. 232
    Heim, M.; Rousseau, L.; Reculusa, S.; Urbanova, V.; Mazzocco, C.; Joucla, S.; Bouffier, L.; Vytras, K.; Bartlett, P.; Kuhn, A.; Yvert, B. Combined Macro-/Mesoporous Microelectrode Arrays for Low-Noise Extracellular Recording of Neural Networks. J. Neurophysiol. 2012, 108, 17931803,  DOI: 10.1152/jn.00711.2011
  233. 233
    Gaffaney, J. D.; Dunning, F. M.; Wang, Z.; Hui, E.; Chapman, E. R. Synaptotagmin C2B Domain Regulates Ca 2+ -Triggered Fusion in Vitro. J. Biol. Chem. 2008, 283, 3176331775,  DOI: 10.1074/jbc.M803355200
  234. 234
    Weerth, S. H.; Holtzclaw, L. A.; Russell, J. T. Signaling Proteins in Raft-like Microdomains Are Essential for Ca2+ Wave Propagation in Glial Cells. Cell Calcium 2007, 41, 155167,  DOI: 10.1016/j.ceca.2006.06.006
  235. 235
    Chiacchiaretta, M.; Bramini, M.; Rocchi, A.; Armirotti, A.; Giordano, E.; Vázquez, E.; Bandiera, T.; Ferroni, S.; Cesca, F.; Benfenati, F. Graphene Oxide Upregulates the Homeostatic Functions of Primary Astrocytes and Modulates Astrocyte-to-Neuron Communication. Nano Lett. 2018, 18, 58275838,  DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b02487
  236. 236
    Cole, M.; Lindeque, P.; Halsband, C.; Galloway, T. S. Microplastics as Contaminants in the Marine Environment: A Review. Mar. Pollut. Bull. 2011, 62, 25882597,  DOI: 10.1016/j.marpolbul.2011.09.025
  237. 237
    Montagner, A.; Bosi, S.; Tenori, E.; Bidussi, M.; Alshatwi, A. A.; Tretiach, M.; Prato, M.; Syrgiannis, Z. Ecotoxicological Effects of Graphene-Based Materials. 2D Mater. 2017, 4, 012001,  DOI: 10.1088/2053-1583/4/1/012001
  238. 238
    Liu, S.; Zeng, T. H.; Hofmann, M.; Burcombe, E.; Wei, J.; Jiang, R.; Kong, J.; Chen, Y. Antibacterial Activity of Graphite, Graphite Oxide, Graphene Oxide, and Reduced Graphene Oxide: Membrane and Oxidative Stress. ACS Nano 2011, 5, 69716980,  DOI: 10.1021/nn202451x
  239. 239
    Maleki Dizaj, S.; Mennati, A.; Jafari, S.; Khezri, K.; Adibkia, K. Antimicrobial Activity of Carbon-Based Nanoparticles. Adv. Pharm. Bull. 2015, 5, 1923,  DOI: 10.5681/apb.2015.003
  240. 240
    Akhavan, O.; Ghaderi, E. Toxicity of Graphene and Graphene Oxide Nanowalls Against Bacteria. ACS Nano 2010, 4, 57315736,  DOI: 10.1021/nn101390x
  241. 241
    Efremova, L. V.; Vasilchenko, A. S.; Rakov, E. G.; Deryabin, D. G. Toxicity of Graphene Shells, Graphene Oxide, and Graphene Oxide Paper Evaluated with Escherichia Coli Biotests. BioMed Res. Int. 2015, 2015, 869361,  DOI: 10.1155/2015/869361
  242. 242
    Gurunathan, S.; Woong Han, J.; Abdal Daye, A.; Eppakayala, V.; Kim, J. Oxidative Stress-Mediated Antibacterial Activity of Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide in Pseudomonas Aeruginosa. Int. J. Nanomed. 2012, 7, 5901,  DOI: 10.2147/IJN.S37397
  243. 243
    Guo, Z.; Xie, C.; Zhang, P.; Zhang, J.; Wang, G.; He, X.; Ma, Y.; Zhao, B.; Zhang, Z. Toxicity and Transformation of Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide in Bacteria Biofilm. Sci. Total Environ. 2017, 580, 13001308,  DOI: 10.1016/j.scitotenv.2016.12.093
  244. 244
    Combarros, R. G.; Collado, S.; Díaz, M. Toxicity of Graphene Oxide on Growth and Metabolism of Pseudomonas Putida. J. Hazard. Mater. 2016, 310, 246252,  DOI: 10.1016/j.jhazmat.2016.02.038
  245. 245
    Tu, Y.; Lv, M.; Xiu, P.; Huynh, T.; Zhang, M.; Castelli, M.; Liu, Z.; Huang, Q.; Fan, C.; Fang, H.; Zhou, R. Destructive Extraction of Phospholipids from Escherichia Coli Membranes by Graphene Nanosheets. Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 594601,  DOI: 10.1038/nnano.2013.125
  246. 246
    Li, R.; Mansukhani, N. D.; Guiney, L. M.; Ji, Z.; Zhao, Y.; Chang, C. H.; French, C. T.; Miller, J. F.; Hersam, M. C.; Nel, A. E.; Xia, T. Identification and Optimization of Carbon Radicals on Hydrated Graphene Oxide for Ubiquitous Antibacterial Coatings. ACS Nano 2016, 10, 1096610980,  DOI: 10.1021/acsnano.6b05692
  247. 247
    Lu, X.; Feng, X.; Werber, J. R.; Chu, C.; Zucker, I.; Kim, J.-H.; Osuji, C. O.; Elimelech, M. Enhanced Antibacterial Activity through the Controlled Alignment of Graphene Oxide Nanosheets. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2017, 114, E9793E9801,  DOI: 10.1073/pnas.1710996114
  248. 248
    Pandit, S.; Cao, Z.; Mokkapati, V. R. S. S.; Celauro, E.; Yurgens, A.; Lovmar, M.; Westerlund, F.; Sun, J.; Mijakovic, I. Vertically Aligned Graphene Coating Is Bactericidal and Prevents the Formation of Bacterial Biofilms. Adv. Mater. Interfaces 2018, 5, 1701331,  DOI: 10.1002/admi.201701331
  249. 249
    Navarro, E.; Baun, A.; Behra, R.; Hartmann, N. B.; Filser, J.; Miao, A.-J.; Quigg, A.; Santschi, P. H.; Sigg, L. Environmental Behavior and Ecotoxicity of Engineered Nanoparticles to Algae, Plants, and Fungi. Ecotoxicology 2008, 17, 372386,  DOI: 10.1007/s10646-008-0214-0
  250. 250
    Tang, Y.; Tian, J.; Li, S.; Xue, C.; Xue, Z.; Yin, D.; Yu, S. Combined Effects of Graphene Oxide and Cd on the Photosynthetic Capacity and Survival of Microcystis Aeruginosa. Sci. Total Environ. 2015, 532, 154161,  DOI: 10.1016/j.scitotenv.2015.05.081
  251. 251
    Saiz-Jimenez, C. The Conservation of Subterranean Cultural Heritage; CRC Press: Leiden, The Netherlands, 2014.
  252. 252
    Cheng, C.; Li, S.; Thomas, A.; Kotov, N. A.; Haag, R. Functional Graphene Nanomaterials Based Architectures: Biointeractions, Fabrications, and Emerging Biological Applications. Chem. Rev. 2017, 117, 18261914,  DOI: 10.1021/acs.chemrev.6b00520
  253. 253
    Du, S.; Zhang, P.; Zhang, R.; Lu, Q.; Liu, L.; Bao, X.; Liu, H. Reduced Graphene Oxide Induces Cytotoxicity and Inhibits Photosynthetic Performance of the Green Alga Scenedesmus Obliquus. Chemosphere 2016, 164, 499507,  DOI: 10.1016/j.chemosphere.2016.08.138
  254. 254
    Zhao, J.; Cao, X.; Wang, Z.; Dai, Y.; Xing, B. Mechanistic Understanding toward the Toxicity of Graphene-Family Materials to Freshwater Algae. Water Res. 2017, 111, 1827,  DOI: 10.1016/j.watres.2016.12.037
  255. 255
    Hu, X.; Ouyang, S.; Mu, L.; An, J.; Zhou, Q. Effects of Graphene Oxide and Oxidized Carbon Nanotubes on the Cellular Division, Microstructure, Uptake, Oxidative Stress, and Metabolic Profiles. Environ. Sci. Technol. 2015, 49, 1082510833,  DOI: 10.1021/acs.est.5b02102
  256. 256
    Nogueira, P. F. M.; Nakabayashi, D.; Zucolotto, V. The Effects of Graphene Oxide on Green Algae Raphidocelis Subcapitata. Aquat. Toxicol. 2015, 166, 2935,  DOI: 10.1016/j.aquatox.2015.07.001
  257. 257
    Pereira, M. M.; Mouton, L.; Yéprémian, C.; Couté, A.; Lo, J.; Marconcini, J. M.; Ladeira, L. O.; Raposo, N. R.; Brandão, H. M.; Brayner, R. Ecotoxicological Effects of Carbon Nanotubes and Cellulose Nanofibers in Chlorella Vulgaris. J. Nanobiotechnol. 2014, 12, 15,  DOI: 10.1186/1477-3155-12-15
  258. 258
    Dubinsky, Z.; Schofield, O. From the Light to the Darkness: Thriving at the Light Extremes in the Oceans. Hydrobiologia 2010, 639, 153171,  DOI: 10.1007/s10750-009-0026-0
  259. 259
    Garacci, M.; Barret, M.; Mouchet, F.; Sarrieu, C.; Lonchambon, P.; Flahaut, E.; Gauthier, L.; Silvestre, J.; Pinelli, E. Few Layer Graphene Sticking by Biofilm of Freshwater Diatom Nitzschia Palea as a Mitigation to Its Ecotoxicity. Carbon 2017, 113, 139150,  DOI: 10.1016/j.carbon.2016.11.033
  260. 260
    Lüttge, U.; Büdel, B. Resurrection Kinetics of Photosynthesis in Desiccation-Tolerant Terrestrial Green Algae (Chlorophyta) on Tree Bark. Plant Biol. 2010, 12, 437444,  DOI: 10.1111/j.1438-8677.2009.00249.x
  261. 261
    Holzinger, A.; Karsten, U. Desiccation Stress and Tolerance in Green Algae: Consequences for Ultrastructure, Physiological and Molecular Mechanisms. Front. Plant Sci. 2013, 4, 327,  DOI: 10.3389/fpls.2013.00327
  262. 262
    Montagner, A.; Bosi, S.; Tenori, E.; Bidussi, M.; Alshatwi, A. A.; Tretiach, M.; Prato, M.; Syrgiannis, Z. Ecotoxicological Effects of Graphene-Based Materials. 2D Mater. 2017, 4, 012001,  DOI: 10.1088/2053-1583/4/1/012001
  263. 263
    Wang, Y.; Chang, C. H.; Ji, Z.; Bouchard, D. C.; Nisbet, R. M.; Schimel, J. P.; Gardea-Torresdey, J. L.; Holden, P. A. Agglomeration Determines Effects of Carbonaceous Nanomaterials on Soybean Nodulation, Dinitrogen Fixation Potential, and Growth in Soil. ACS Nano 2017, 11, 57535765,  DOI: 10.1021/acsnano.7b01337
  264. 264
    Begum, P.; Fugetsu, B. Induction of Cell Death by Graphene in Arabidopsis Thaliana (Columbia Ecotype) T87 Cell Suspensions. J. Hazard. Mater. 2013, 260, 10321041,  DOI: 10.1016/j.jhazmat.2013.06.063
  265. 265
    Wang, Q.; Zhao, S.; Zhao, Y.; Rui, Q.; Wang, D. Toxicity and Translocation of Graphene Oxide in Arabidopsis Plants under Stress Conditions. RSC Adv. 2014, 4, 6089160901,  DOI: 10.1039/C4RA10621K
  266. 266
    Zhao, S.; Wang, Q.; Zhao, Y.; Rui, Q.; Wang, D. Toxicity and Translocation of Graphene Oxide in Arabidopsis Thaliana. Environ. Toxicol. Pharmacol. 2015, 39, 145156,  DOI: 10.1016/j.etap.2014.11.014
  267. 267
    Chen, L.; Wang, C.; Li, H.; Qu, X.; Yang, S.-T.; Chang, X.-L. Bioaccumulation and Toxicity of 13 C-Skeleton Labeled Graphene Oxide in Wheat. Environ. Sci. Technol. 2017, 51, 1014610153,  DOI: 10.1021/acs.est.7b00822
  268. 268
    Liu, S.; Wei, H.; Li, Z.; Li, S.; Yan, H.; He, Y.; Tian, Z. Effects of Graphene on Germination and Seedling Morphology in Rice. J. Nanosci. Nanotechnol. 2015, 15, 26952701,  DOI: 10.1166/jnn.2015.9254
  269. 269
    Anjum, N. A.; Singh, N.; Singh, M. K.; Sayeed, I.; Duarte, A. C.; Pereira, E.; Ahmad, I. Single-Bilayer Graphene Oxide Sheet Impacts and Underlying Potential Mechanism Assessment in Germinating Faba Bean (Vicia Faba L.). Sci. Total Environ. 2014, 472, 834841,  DOI: 10.1016/j.scitotenv.2013.11.018
  270. 270
    Chichiriccò, G.; Poma, A. Penetration and Toxicity of Nanomaterials in Higher Plants. Nanomaterials 2015, 5, 851873,  DOI: 10.3390/nano5020851
  271. 271
    Begum, P.; Ikhtiari, R.; Fugetsu, B. Graphene Phytotoxicity in the Seedling Stage of Cabbage, Tomato, Red Spinach, and Lettuce. Carbon 2011, 49, 39073919,  DOI: 10.1016/j.carbon.2011.05.029
  272. 272
    Candotto Carniel, F.; Gorelli, D.; Flahaut, E.; Fortuna, L.; Del Casino, C.; Cai, G.; Nepi, M.; Prato, M.; Tretiach, M. Graphene Oxide Impairs the Pollen Performance of Nicotiana Tabacum and Corylus Avellana Suggesting Potential Negative Effects on the Sexual Reproduction of Seed Plants. Environ. Sci.: Nano 2018, 5, 16081617,  DOI: 10.1039/C8EN00052B
  273. 273
    Zhang, W.; Wang, C.; Li, Z.; Lu, Z.; Li, Y.; Yin, J.-J.; Zhou, Y.-T.; Gao, X.; Fang, Y.; Nie, G.; Zhao, Y. Unraveling Stress-Induced Toxicity Properties of Graphene Oxide and the Underlying Mechanism. Adv. Mater. 2012, 24, 53915397,  DOI: 10.1002/adma.201202678
  274. 274
    Jung, S.-K.; Qu, X.; Aleman-Meza, B.; Wang, T.; Riepe, C.; Liu, Z.; Li, Q.; Zhong, W. Multi-Endpoint, High-Throughput Study of Nanomaterial Toxicity in Caenorhabditis Elegans. Environ. Sci. Technol. 2015, 49, 24772485,  DOI: 10.1021/es5056462
  275. 275
    Zhao, Y.; Wu, Q.; Wang, D. An Epigenetic Signal Encoded Protection Mechanism Is Activated by Graphene Oxide to Inhibit Its Induced Reproductive Toxicity in Caenorhabditis Elegans. Biomaterials 2016, 79, 1524,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2015.11.052
  276. 276
    Yang, R.; Ren, M.; Rui, Q.; Wang, D. A Mir-231-Regulated Protection Mechanism against the Toxicity of Graphene Oxide in Nematode Caenorhabditis Elegans. Sci. Rep. 2016, 6, 32214,  DOI: 10.1038/srep32214
  277. 277
    Ren, M.; Zhao, L.; Lv, X.; Wang, D. Antimicrobial Proteins in the Response to Graphene Oxide in Caenorhabditis Elegans. Nanotoxicology 2017, 11, 578590,  DOI: 10.1080/17435390.2017.1329954
  278. 278
    Zanni, E.; De Bellis, G.; Bracciale, M. P.; Broggi, A.; Santarelli, M. L.; Sarto, M. S.; Palleschi, C.; Uccelletti, D. Graphite Nanoplatelets and Caenorhabditis Elegans : Insights from an in Vivo Model. Nano Lett. 2012, 12, 27402744,  DOI: 10.1021/nl204388p
  279. 279
    Dziewięcka, M.; Karpeta-Kaczmarek, J.; Augustyniak, M.; Majchrzycki, Ł.; Augustyniak-Jabłokow, M. A. Evaluation of in Vivo Graphene Oxide Toxicity for Acheta Domesticus in Relation to Nanomaterial Purity and Time Passed from the Exposure. J. Hazard. Mater. 2016, 305, 3040,  DOI: 10.1016/j.jhazmat.2015.11.021
  280. 280
    Pretti, C.; Oliva, M.; Pietro, R. Di; Monni, G.; Cevasco, G.; Chiellini, F.; Pomelli, C.; Chiappe, C. Ecotoxicity of Pristine Graphene to Marine Organisms. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2014, 101, 138145,  DOI: 10.1016/j.ecoenv.2013.11.008
  281. 281
    Guo, X.; Dong, S.; Petersen, E. J.; Gao, S.; Huang, Q.; Mao, L. Biological Uptake and Depuration of Radio-Labeled Graphene by Daphnia Magna. Environ. Sci. Technol. 2013, 47, 1252412531,  DOI: 10.1021/es403230u
  282. 282
    Souza, J. P.; Venturini, F. P.; Santos, F.; Zucolotto, V. Chronic Toxicity in Ceriodaphnia Dubia Induced by Graphene Oxide. Chemosphere 2018, 190, 218224,  DOI: 10.1016/j.chemosphere.2017.10.018
  283. 283
    De Marchi, L.; Neto, V.; Pretti, C.; Figueira, E.; Brambilla, L.; Rodriguez-Douton, M. J.; Rossella, F.; Tommasini, M.; Furtado, C.; Soares, A. M. V. M.; Freitas, R. Physiological and Biochemical Impacts of Graphene Oxide in Polychaetes: The Case of Diopatra Neapolitana. Comp. Biochem. Physiol., Part C: Toxicol. Pharmacol. 2017, 193, 5060,  DOI: 10.1016/j.cbpc.2017.01.005
  284. 284
    Zhang, P.; Selck, H.; Tangaa, S. R.; Pang, C.; Zhao, B. Bioaccumulation and Effects of Sediment-Associated Gold- and Graphene Oxide Nanoparticles on Tubifex Tubifex. J. Environ. Sci. 2017, 51, 138145,  DOI: 10.1016/j.jes.2016.08.015
  285. 285
    Hu, C.; Wang, Q.; Zhao, H.; Wang, L.; Guo, S.; Li, X. Ecotoxicological Effects of Graphene Oxide on the Protozoan Euglena Gracilis. Chemosphere 2015, 128, 184190,  DOI: 10.1016/j.chemosphere.2015.01.040
  286. 286
    Mesarič, T.; Sepčič, K.; Piazza, V.; Gambardella, C.; Garaventa, F.; Drobne, D.; Faimali, M. Effects of Nano Carbon Black and Single-Layer Graphene Oxide on Settlement, Survival and Swimming Behaviour of Amphibalanus Amphitrite Larvae. Chem. Ecol. 2013, 29, 643652,  DOI: 10.1080/02757540.2013.817563
  287. 287
    Grillo, R.; Rosa, A. H.; Fraceto, L. F. Engineered Nanoparticles and Organic Matter: A Review of the State-of-the-Art. Chemosphere 2015, 119, 608619,  DOI: 10.1016/j.chemosphere.2014.07.049
  288. 288
    Castro, V. L.; Clemente, Z.; Jonsson, C.; Silva, M.; Vallim, J. H.; de Medeiros, A. M. Z.; Martinez, D. S. T. Nanoecotoxicity Assessment of Graphene Oxide and Its Relationship with Humic Acid. Environ. Toxicol. Chem. 2018, 37, 19982012,  DOI: 10.1002/etc.4145
  289. 289
    Maes, H. M.; Stibany, F.; Giefers, S.; Daniels, B.; Deutschmann, B.; Baumgartner, W.; Schäffer, A. Accumulation and Distribution of Multiwalled Carbon Nanotubes in Zebrafish (Danio Rerio). Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 1225612264,  DOI: 10.1021/es503006v
  290. 290
    Liu, X. T.; Mu, X. Y.; Wu, X. L.; Meng, L. X.; Guan, W. B.; Ma, Y. Q.; Sun, H.; Wang, C. J.; Li, X. F. Toxicity of Multi-Walled Carbon Nanotubes, Graphene Oxide, and Reduced Graphene Oxide to Zebrafish Embryos. Biomed. Environ. Sci. 2014, 27, 676683,  DOI: 10.3967/bes2014.103
  291. 291
    Chen, L.; Hu, P.; Zhang, L.; Huang, S.; Luo, L.; Huang, C. Toxicity of Graphene Oxide and Multi-Walled Carbon Nanotubes against Human Cells and Zebrafish. Sci. China: Chem. 2012, 55, 22092216,  DOI: 10.1007/s11426-012-4620-z
  292. 292
    Souza, J. P.; Baretta, J. F.; Santos, F.; Paino, I. M. M.; Zucolotto, V. Toxicological Effects of Graphene Oxide on Adult Zebrafish (Danio Rerio). Aquat. Toxicol. 2017, 186, 1118,  DOI: 10.1016/j.aquatox.2017.02.017
  293. 293
    Zhang, X.; Zhou, Q.; Zou, W.; Hu, X. Molecular Mechanisms of Developmental Toxicity Induced by Graphene Oxide at Predicted Environmental Concentrations. Environ. Sci. Technol. 2017, 51, 78617871,  DOI: 10.1021/acs.est.7b01922
  294. 294
    Mouchet, F.; Landois, P.; Flahaut, E.; Pinelli, E.; Gauthier, L. Assessment of the Potential in Vivo Ecotoxicity of Double-Walled Carbon Nanotubes (DWNTs) in Water, Using the Amphibian Ambystoma Mexicanum. Nanotoxicology 2007, 1, 149156,  DOI: 10.1080/17435390701556080
  295. 295
    Mouchet, F.; Landois, P.; Sarremejean, E.; Bernard, G.; Puech, P.; Pinelli, E.; Flahaut, E.; Gauthier, L. Characterisation and in Vivo Ecotoxicity Evaluation of Double-Wall Carbon Nanotubes in Larvae of the Amphibian Xenopus Laevis. Aquat. Toxicol. 2008, 87, 127137,  DOI: 10.1016/j.aquatox.2008.01.011
  296. 296
    Mouchet, F.; Landois, P.; Puech, P.; Pinelli, E.; Flahaut, E.; Gauthier, L. Carbon Nanotube Ecotoxicity in Amphibians: Assessment of Multiwalled Carbon Nanotubes and Comparison with Double-Walled Carbon Nanotubes. Nanomedicine 2010, 5, 963974,  DOI: 10.2217/nnm.10.60
  297. 297
    Muzi, L.; Mouchet, F.; Cadarsi, S.; Janowska, I.; Russier, J.; Ménard-Moyon, C.; Risuleo, G.; Soula, B.; Galibert, A.-M.; Flahaut, E.; Pinelli, E.; Gauthier, L.; Bianco, A. Examining the Impact of Multi-Layer Graphene Using Cellular and Amphibian Models. 2D Mater. 2016, 3, 025009,  DOI: 10.1088/2053-1583/3/2/025009
  298. 298
    Mottier, A.; Mouchet, F.; Laplanche, C.; Cadarsi, S.; Lagier, L.; Arnault, J.-C.; Girard, H. A.; León, V.; Vázquez, E.; Sarrieu, C.; Pinelli, E.; Gauthier, L.; Flahaut, E. Surface Area of Carbon Nanoparticles: A Dose Metric for a More Realistic Ecotoxicological Assessment. Nano Lett. 2016, 16, 35143518,  DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b00348
  299. 299
    Lagier, L.; Mouchet, F.; Laplanche, C.; Mottier, A.; Cadarsi, S.; Evariste, L.; Sarrieu, C.; Lonchambon, P.; Pinelli, E.; Flahaut, E.; Gauthier, L. Surface Area of Carbon-Based Nanoparticles Prevails on Dispersion for Growth Inhibition in Amphibians. Carbon 2017, 119, 7281,  DOI: 10.1016/j.carbon.2017.04.016
  300. 300
    Auffan, M.; Tella, M.; Santaella, C.; Brousset, L.; Paillès, C.; Barakat, M.; Espinasse, B.; Artells, E.; Issartel, J.; Masion, A.; Rose, J.; Wiesner, M. R.; Achouak, W.; Thiéry, A.; Bottero, J.-Y. An Adaptable Mesocosm Platform for Performing Integrated Assessments of Nanomaterial Risk in Complex Environmental Systems. Sci. Rep. 2015, 4, 5608,  DOI: 10.1038/srep05608
  301. 301
    Bour, A.; Mouchet, F.; Silvestre, J.; Gauthier, L.; Pinelli, E. Environmentally Relevant Approaches to Assess Nanoparticles Ecotoxicity: A Review. J. Hazard. Mater. 2015, 283, 764777,  DOI: 10.1016/j.jhazmat.2014.10.021
  302. 302
    Mottier, A.; Mouchet, F.; Pinelli, É.; Gauthier, L.; Flahaut, E. Environmental Impact of Engineered Carbon Nanoparticles: From Releases to Effects on the Aquatic Biota. Curr. Opin. Biotechnol. 2017, 46, 16,  DOI: 10.1016/j.copbio.2016.11.024
  303. 303
    Bour, A.; Mouchet, F.; Verneuil, L.; Evariste, L.; Silvestre, J.; Pinelli, E.; Gauthier, L. Toxicity of CeO2 Nanoparticles at Different Trophic Levels – Effects on Diatoms, Chironomids and Amphibians. Chemosphere 2015, 120, 230236,  DOI: 10.1016/j.chemosphere.2014.07.012
  304. 304
    Bour, A.; Mouchet, F.; Cadarsi, S.; Silvestre, J.; Verneuil, L.; Baqué, D.; Chauvet, E.; Bonzom, J.-M.; Pagnout, C.; Clivot, H.; Fourquaux, I.; Tella, M.; Auffan, M.; Gauthier, L.; Pinelli, E. Toxicity of CeO 2 Nanoparticles on a Freshwater Experimental Trophic Chain: A Study in Environmentally Relevant Conditions through the Use of Mesocosms. Nanotoxicology 2016, 10, 245255,  DOI: 10.3109/17435390.2015.1053422
  305. 305
    Hu, X.; Kang, J.; Lu, K.; Zhou, R.; Mu, L.; Zhou, Q. Graphene Oxide Amplifies the Phytotoxicity of Arsenic in Wheat. Sci. Rep. 2015, 4, 6122,  DOI: 10.1038/srep06122
  306. 306
    Wang, D.; Wang, G.; Zhang, G.; Xu, X.; Yang, F. Using Graphene Oxide to Enhance the Activity of Anammox Bacteria for Nitrogen Removal. Bioresour. Technol. 2013, 131, 527530,  DOI: 10.1016/j.biortech.2013.01.099
  307. 307
    Du, J.; Hu, X.; Zhou, Q. Graphene Oxide Regulates the Bacterial Community and Exhibits Property Changes in Soil. RSC Adv. 2015, 5, 2700927017,  DOI: 10.1039/C5RA01045D
  308. 308
    Xiong, T.; Yuan, X.; Wang, H.; Leng, L.; Li, H.; Wu, Z.; Jiang, L.; Xu, R.; Zeng, G. Implication of Graphene Oxide in Cd-Contaminated Soil: A Case Study of Bacterial Communities. J. Environ. Manage. 2018, 205, 99106,  DOI: 10.1016/j.jenvman.2017.09.067
  309. 309
    Ghosal, D.; Ghosh, S.; Dutta, T. K.; Ahn, Y. Current State of Knowledge in Microbial Degradation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs): A Review. Front. Microbiol. 2016, 7, 1369,  DOI: 10.3389/fmicb.2016.01369
  310. 310
    Xu, Y.; Zhou, N.-Y. Microbial Remediation of Aromatics-Contaminated Soil. Front. Environ. Sci. Eng. 2017, 11, 1,  DOI: 10.1007/s11783-017-0894-x
  311. 311
    Tortella, G. R.; Diez, M. C.; Durán, N. Fungal Diversity and Use in Decomposition of Environmental Pollutants. Crit. Rev. Microbiol. 2005, 31, 197212,  DOI: 10.1080/10408410500304066
  312. 312
    Schreiner, K. M.; Filley, T. R.; Blanchette, R. A.; Bowen, B. B.; Bolskar, R. D.; Hockaday, W. C.; Masiello, C. A.; Raebiger, J. W. White-Rot Basidiomycete-Mediated Decomposition of C 60 Fullerol. Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 31623168,  DOI: 10.1021/es801873q
  313. 313
    Xie, J.; Ming, Z.; Li, H.; Yang, H.; Yu, B.; Wu, R.; Liu, X.; Bai, Y.; Yang, S.-T. Toxicity of Graphene Oxide to White Rot Fungus Phanerochaete Chrysosporium. Chemosphere 2016, 151, 324331,  DOI: 10.1016/j.chemosphere.2016.02.097
  314. 314
    Yang, H.; Feng, S.; Ma, Q.; Ming, Z.; Bai, Y.; Chen, L.; Yang, S.-T. Influence of Reduced Graphene Oxide on the Growth, Structure and Decomposition Activity of White-Rot Fungus Phanerochaete Chrysosporium. RSC Adv. 2018, 8, 50265033,  DOI: 10.1039/C7RA12364G
  315. 315
    Ankley, G. T.; Bennett, R. S.; Erickson, R. J.; Hoff, D. J.; Hornung, M. W.; Johnson, R. D.; Mount, D. R.; Nichols, J. W.; Russom, C. L.; Schmieder, P. K.; Serrrano, J. A.; Tietge, J. E.; Villeneuve, D. L. Adverse Outcome Pathways: A Conceptual Framework to Support Ecotoxicology Research and Risk Assessment. Environ. Toxicol. Chem. 2010, 29, 730741,  DOI: 10.1002/etc.34
  316. 316
    Leist, M.; Ghallab, A.; Graepel, R.; Marchan, R.; Hassan, R.; Bennekou, S. H.; Limonciel, A.; Vinken, M.; Schildknecht, S.; Waldmann, T.; Danen, E.; van Ravenzwaay, B.; Kamp, H.; Gardner, I.; Godoy, P.; Bois, F. Y.; Braeuning, A.; Reif, R.; Oesch, F.; Drasdo, D. Adverse Outcome Pathways: Opportunities, Limitations and Open Questions. Arch. Toxicol. 2017, 91, 34773505,  DOI: 10.1007/s00204-017-2045-3
  317. 317
    Groso, A.; Petri-Fink, A.; Magrez, A.; Riediker, M.; Meyer, T. Management of Nanomaterials Safety in Research Environment. Part. Part. Fibre Toxicol. 2010, 7, 40,  DOI: 10.1186/1743-8977-7-40
  318. 318
    Imhof, C.; Clark, K.; Meyer, T.; Schmid, K.; Riediker, M. Research and Development—where People Are Exposed to Nanomaterials. J. Occup. Health 2015, 57, 179188,  DOI: 10.1539/joh.14-0189-FS
  319. 319
    Spinazzè, A.; Cattaneo, A.; Campagnolo, D.; Bollati, V.; Bertazzi, P. A.; Cavallo, D. M. Engineered Nanomaterials Exposure in the Production of Graphene. Aerosol Sci. Technol. 2016, 50, 812821,  DOI: 10.1080/02786826.2016.1195906
  320. 320
    Lee, J. H.; Han, J. H.; Kim, J. H.; Kim, B.; Bello, D.; Kim, J. K.; Lee, G. H.; Sohn, E. K.; Lee, K.; Ahn, K.; Faustman, E. M.; Yu, I. J. Exposure Monitoring of Graphene Nanoplatelets Manufacturing Workplaces. Inhalation Toxicol. 2016, 28, 281291,  DOI: 10.3109/08958378.2016.1163442
  321. 321
    Lo, L.-M.; Hammond, D.; Bartholomew, I.; Almaguer, D.; Heitbrink, W.; Topmiller, J. Engineering Controls for Nano-Scale Graphene Platelets During Manufacturing and Handling Processes. Department of Health and Human Services Centers for Disease Control and Prevention National Institute for Occupational Safety and Health, 2011.
  322. 322
    Heitbrink, W. A.; Lo, L.-M.; Dunn, K. H. Exposure Controls for Nanomaterials at Three Manufacturing Sites. J. Occup. Environ. Hyg. 2015, 12, 1628,  DOI: 10.1080/15459624.2014.930559
  323. 323
    Rebitzer, G.; Ekvall, T.; Frischknecht, R.; Hunkeler, D.; Norris, G.; Rydberg, T.; Schmidt, W.-P.; Suh, S.; Weidema, B. P.; Pennington, D. W. Life Cycle Assessment: Part 1: Framework, Goal and Scope Definition, Inventory Analysis, and Applications. Environ. Int. 2004, 30, 701720,  DOI: 10.1016/j.envint.2003.11.005
  324. 324
    Arvidsson, R.; Kushnir, D.; Molander, S.; Sandén, B. A. Energy and Resource Use Assessment of Graphene as a Substitute for Indium Tin Oxide in Transparent Electrodes. J. Cleaner Prod. 2016, 132, 289297,  DOI: 10.1016/j.jclepro.2015.04.076
  325. 325
    Arvidsson, R.; Molander, S. Prospective Life Cycle Assessment of Epitaxial Graphene Production at Different Manufacturing Scales and Maturity. J. Ind. Ecol. 2017, 21, 11531164,  DOI: 10.1111/jiec.12526
  326. 326
    Pizza, A.; Metz, R.; Hassanzadeh, M.; Bantignies, J.-L. Life Cycle Assessment of Nanocomposites Made of Thermally Conductive Graphite Nanoplatelets. Int. J. Life Cycle Assess. 2014, 19, 12261237,  DOI: 10.1007/s11367-014-0733-2
  327. 327
    Arvidsson, R.; Kushnir, D.; Sandén, B. A.; Molander, S. Prospective Life Cycle Assessment of Graphene Production by Ultrasonication and Chemical Reduction. Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 45294536,  DOI: 10.1021/es405338k
  328. 328
    Rosenbaum, R. K.; Bachmann, T. M.; Gold, L. S.; Huijbregts, M. A. J.; Jolliet, O.; Juraske, R.; Koehler, A.; Larsen, H. F.; MacLeod, M.; Margni, M.; McKone, T. E.; Payet, J.; Schuhmacher, M.; van de Meent, D.; Hauschild, M. Z. USEtox—the UNEP-SETAC Toxicity Model: Recommended Characterisation Factors for Human Toxicity and Freshwater Ecotoxicity in Life Cycle Impact Assessment. Int. J. Life Cycle Assess. 2008, 13, 532546,  DOI: 10.1007/s11367-008-0038-4
  329. 329
    Salieri, B.; Righi, S.; Pasteris, A.; Olsen, S. I. Freshwater Ecotoxicity Characterisation Factor for Metal Oxide Nanoparticles: A Case Study on Titanium Dioxide Nanoparticle. Sci. Total Environ. 2015, 505, 494502,  DOI: 10.1016/j.scitotenv.2014.09.107
  330. 330
    Ettrup, K.; Kounina, A.; Hansen, S. F.; Meesters, J. A. J.; Vea, E. B.; Laurent, A. Development of Comparative Toxicity Potentials of TiO 2 Nanoparticles for Use in Life Cycle Assessment. Environ. Sci. Technol. 2017, 51, 40274037,  DOI: 10.1021/acs.est.6b05049
  331. 331
    Meesters, J. A. J.; Koelmans, A. A.; Quik, J. T. K.; Hendriks, A. J.; van de Meent, D. Multimedia Modeling of Engineered Nanoparticles with SimpleBox4nano: Model Definition and Evaluation. Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 57265736,  DOI: 10.1021/es500548h
  332. 332
    Salieri, B.; Turner, D. A.; Nowack, B.; Hischier, R. Life Cycle Assessment of Manufactured Nanomaterials: Where Are We?. NanoImpact 2018, 10, 108120,  DOI: 10.1016/j.impact.2017.12.003
  333. 333
    Kostarelos, K. Translating Graphene and 2D Materials into Medicine. Nat. Rev. Mater. 2016, 1, 16084,  DOI: 10.1038/natrevmats.2016.84
  334. 334
    Valsami-Jones, E.; Lynch, I. How Safe Are Nanomaterials?. Science 2015, 350, 388389,  DOI: 10.1126/science.aad0768
  335. 335
    Yang, K.; Li, Y.; Tan, X.; Peng, R.; Liu, Z. Behavior and Toxicity of Graphene and Its Functionalized Derivatives in Biological Systems. Small 2013, 9, 14921503,  DOI: 10.1002/smll.201201417
  336. 336
    Seabra, A. B.; Paula, A. J.; de Lima, R.; Alves, O. L.; Durán, N. Nanotoxicity of Graphene and Graphene Oxide. Chem. Res. Toxicol. 2014, 27, 159168,  DOI: 10.1021/tx400385x
  337. 337
    Costa, P. M.; Fadeel, B. Emerging Systems Biology Approaches in Nanotoxicology: Towards a Mechanism-Based Understanding of Nanomaterial Hazard and Risk. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2016, 299, 101111,  DOI: 10.1016/j.taap.2015.12.014
  338. 338
    Nel, A.; Xia, T.; Meng, H.; Wang, X.; Lin, S.; Ji, Z.; Zhang, H. Nanomaterial Toxicity Testing in the 21st Century: Use of a Predictive Toxicological Approach and High-Throughput Screening. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 607621,  DOI: 10.1021/ar300022h
  339. 339
    Fadeel, B.; Farcal, L.; Hardy, B.; Vázquez-Campos, S.; Hristozov, D.; Marcomini, A.; Lynch, I.; Valsami-Jones, E.; Alenius, H.; Savolainen, K. Advanced Tools for the Safety Assessment of Nanomaterials. Nat. Nanotechnol. 2018, 13, 537543,  DOI: 10.1038/s41565-018-0185-0
  340. 340
    Brockmeier, E. K.; Hodges, G.; Hutchinson, T. H.; Butler, E.; Hecker, M.; Tollefsen, K. E.; Garcia-Reyero, N.; Kille, P.; Becker, D.; Chipman, K.; Colbourne, J.; Collette, T. W.; Cossins, A.; Cronin, M.; Graystock, P.; Gutsell, S.; Knapen, D.; Katsiadaki, I.; Lange, A.; Marshall, S. The Role of Omics in the Application of Adverse Outcome Pathways for Chemical Risk Assessment. Toxicol. Sci. 2017, 158, 252262,  DOI: 10.1093/toxsci/kfx097
  341. 341
    Wittwehr, C.; Aladjov, H.; Ankley, G.; Byrne, H. J.; de Knecht, J.; Heinzle, E.; Klambauer, G.; Landesmann, B.; Luijten, M.; MacKay, C.; Maxwell, G.; Meek, M. E.; Paini, A.; Perkins, E.; Sobanski, T.; Villeneuve, D.; Waters, K. M.; Whelan, M. How Adverse Outcome Pathways Can Aid the Development and Use of Computational Prediction Models for Regulatory Toxicology. Toxicol. Sci. 2017, 155, 326336,  DOI: 10.1093/toxsci/kfw207
  342. 342
    Worth, A.; Aschberger, K.; Bofill, D. A.; Bessems, J.; Gerloff, K.; Graepel, R.; Joossens, E.; Lamon, L.; Palosaari, T.; Richarz, A. Evaluation of the Availability and Applicability of Computational Approaches in the Safety Assessment of Nanomaterials Final Report of the Nanocomput Project. JRC Sci. Technol. Report. 2017,  DOI: 10.2760/248139
  343. 343
    Burello, E. Review of (Q)SAR Models for Regulatory Assessment of Nanomaterials Risks. NanoImpact 2017, 8, 4858,  DOI: 10.1016/j.impact.2017.07.002
  344. 344
    Grosse, Y.; Loomis, D.; Guyton, K. Z.; Lauby-Secretan, B.; El Ghissassi, F.; Bouvard, V.; Benbrahim-Tallaa, L.; Guha, N.; Scoccianti, C.; Mattock, H.; Straif, K. Carcinogenicity of Fluoro-Edenite, Silicon Carbide Fibres and Whiskers, and Carbon Nanotubes. Lancet Oncol. 2014, 15, 14271428,  DOI: 10.1016/S1470-2045(14)71109-X
  345. 345
    Kurapati, R.; Mukherjee, S. P.; Martín, C.; Bepete, G.; Vázquez, E.; Pénicaud, A.; Fadeel, B.; Bianco, A. Degradation of Single-Layer and Few-Layer Graphene by Neutrophil Myeloperoxidase. Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 1172211727,  DOI: 10.1002/anie.201806906
  346. 346
    Kurapati, R.; Kostarelos, K.; Prato, M.; Bianco, A. Biomedical Uses for 2D Materials Beyond Graphene: Current Advances and Challenges Ahead. Adv. Mater. 2016, 28, 60526074,  DOI: 10.1002/adma.201506306
  347. 347
    Guiney, L. M.; Wang, X.; Xia, T.; Nel, A. E.; Hersam, M. C. Assessing and Mitigating the Hazard Potential of Two-Dimensional Materials. ACS Nano 2018, 12, 63606377,  DOI: 10.1021/acsnano.8b02491
  348. 348
    Faria, M.; Björnmalm, M.; Thurecht, K. J.; Kent, S. J.; Parton, R. G.; Kavallaris, M.; Johnston, A. P. R.; Gooding, J. J.; Corrie, S. R.; Boyd, B. J.; Thordarson, P.; Whittaker, A. K.; Stevens, M. M.; Prestidge, C. A.; Porter, C. J. H.; Parak, W. J.; Davis, T. P.; Crampin, E. J.; Caruso, F. Minimum Information Reporting in Bio–nano Experimental Literature. Nat. Nanotechnol. 2018, 13, 777785,  DOI: 10.1038/s41565-018-0246-4

Cited By

Citation Statements
  • Supporting
    Supporting6
  • Mentioning
    Mentioning302
  • Contrasting
    Contrasting0
Explore this article's citation statements on scite.ai

This article is cited by 350 publications.

  1. Viviana González, Javier Frontiñan-Rubio, M. Victoria Gomez, Tiziano Montini, Mario Durán-Prado, Paolo Fornasiero, Maurizio Prato, Ester Vázquez. Easy and Versatile Synthesis of Bulk Quantities of Highly Enriched 13C-Graphene Materials for Biological and Safety Applications. ACS Nano 2023, 17 (1) , 606-620. https://doi.org/10.1021/acsnano.2c09799
  2. André F. Girão, María Concepcion Serrano, António Completo, Paula A. A. P. Marques. Is Graphene Shortening the Path toward Spinal Cord Regeneration?. ACS Nano 2022, 16 (9) , 13430-13467. https://doi.org/10.1021/acsnano.2c04756
  3. Chen-Xia Hu, Oliver Read, Yuyoung Shin, Yingxian Chen, Jingjing Wang, Matthew Boyes, Niting Zeng, Adyasha Panigrahi, Kostas Kostarelos, Igor Larrosa, Sandra Vranic, Cinzia Casiraghi. Effects of Lateral Size, Thickness, and Stabilizer Concentration on the Cytotoxicity of Defect-Free Graphene Nanosheets: Implications for Biological Applications. ACS Applied Nano Materials 2022, 5 (9) , 12626-12636. https://doi.org/10.1021/acsanm.2c02403
  4. Elena Briñas, Viviana Jehová González, María Antonia Herrero, Mohammed Zougagh, Ángel Ríos, Ester Vázquez. SERS-Based Methodology for the Quantification of Ultratrace Graphene Oxide in Water Samples. Environmental Science & Technology 2022, 56 (13) , 9527-9535. https://doi.org/10.1021/acs.est.2c00937
  5. Javier Frontiñan-Rubio, Emilio Llanos-González, Viviana Jehová González, Ester Vázquez, Mario Durán-Prado. Subchronic Graphene Exposure Reshapes Skin Cell Metabolism. Journal of Proteome Research 2022, 21 (7) , 1675-1685. https://doi.org/10.1021/acs.jproteome.2c00064
  6. Alagarsamy Vasanthakumar, Chandrababu Rejeeth, Raju Vivek, Thondhi Ponraj, Karunyadevi Jayaraman, Suresh Kumar Anandasadagopan, Puthamohan Vinayaga Moorthi. Design of Bio-Graphene-Based Multifunctional Nanocomposites Exhibits Intracellular Drug Delivery in Cervical Cancer Treatment. ACS Applied Bio Materials 2022, 5 (6) , 2956-2964. https://doi.org/10.1021/acsabm.2c00280
  7. Lin Bao, Xuejing Cui, Xiaoyu Wang, Junguang Wu, Mengyu Guo, Na Yan, Chunying Chen. Carbon Nanotubes Promote the Development of Intestinal Organoids through Regulating Extracellular Matrix Viscoelasticity and Intracellular Energy Metabolism. ACS Nano 2021, 15 (10) , 15858-15873. https://doi.org/10.1021/acsnano.1c03707
  8. Lan Qin, Dutao Yang, Shaoxian Yin, Yue Qian, Yanfei Cai, Jian Jin, Gang Huang, Zhaoqi Yang. Graphene Oxide Biosensors Based on Hybridization Chain Reaction Signal Amplification for Detecting Biomarkers of Radiation-Resistant Nasopharyngeal Carcinoma and Imaging in Living Cells. Langmuir 2021, 37 (32) , 9664-9672. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.1c00406
  9. Mawin J. Martinez Jimenez, Alba Avila, Anerise de Barros, Elvis Oswaldo Lopez, Fernando Alvarez, Antonio Riul, Jr, Jaime Andres Perez-Taborda. Polyethyleneimine-Functionalized Carbon Nanotube/Graphene Oxide Composite: A Novel Sensing Platform for Pb(II) Acetate in Aqueous Solution. ACS Omega 2021, 6 (28) , 18190-18199. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c02085
  10. Xiaoyun He, Dan C. Sorescu, Alexander Star. Composition and Structure of Fluorescent Graphene Quantum Dots Generated by Enzymatic Degradation of Graphene Oxide. The Journal of Physical Chemistry C 2021, 125 (24) , 13361-13369. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.1c01564
  11. Ángel Serrano-Aroca, Kazuo Takayama, Alberto Tuñón-Molina, Murat Seyran, Sk. Sarif Hassan, Pabitra Pal Choudhury, Vladimir N. Uversky, Kenneth Lundstrom, Parise Adadi, Giorgio Palù, Alaa A. A. Aljabali, Gaurav Chauhan, Ramesh Kandimalla, Murtaza M. Tambuwala, Amos Lal, Tarek Mohamed Abd El-Aziz, Samendra Sherchan, Debmalya Barh, Elrashdy M. Redwan, Nicolas G. Bazan, Yogendra Kumar Mishra, Bruce D. Uhal, Adam Brufsky. Carbon-Based Nanomaterials: Promising Antiviral Agents to Combat COVID-19 in the Microbial-Resistant Era. ACS Nano 2021, 15 (5) , 8069-8086. https://doi.org/10.1021/acsnano.1c00629
  12. Hui Zeng, Xiangang Hu, Shaohu Ouyang, Qixing Zhou. Nanocolloids, but Not Humic Acids, Augment the Phytotoxicity of Single-Layer Molybdenum Disulfide Nanosheets. Environmental Science & Technology 2021, 55 (2) , 1122-1133. https://doi.org/10.1021/acs.est.0c05048
  13. Jou-Yu Lin, Pei-Xing Lai, Yuh-Chang Sun, Chih-Ching Huang, Cheng-Kuan Su. Biodistribution of Graphene Oxide Determined through Postadministration Labeling with DNA-Conjugated Gold Nanoparticles and ICPMS. Analytical Chemistry 2020, 92 (20) , 13997-14005. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.0c02909
  14. Phillip Lu, Alireza Zehtab Yazdi, Xiao Xia Han, Khalsa Al Husaini, Jessica Haime, Naomi Waye, P. Chen. Mechanistic Insights into the Cytotoxicity of Graphene Oxide Derivatives in Mammalian Cells. Chemical Research in Toxicology 2020, 33 (9) , 2247-2260. https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.9b00391
  15. Anastasia Tkach, Uladzimir Fiadosenka, Aliaksandr Burko, Hanna Bandarenka, Anna Matsukovich, Nina Krekoten, Ljudmila Tabulina, Vladimir Labunov, Darya Radziuk. Poly(Vinyl Alcohol) Enhances Acetylation of Ascorbic Acid in Superparamagnetic Graphene Oxide Nanoparticles Ultrasonically Complexed with Acetylsalicylic Acid. ACS Applied Polymer Materials 2020, 2 (8) , 3663-3673. https://doi.org/10.1021/acsapm.0c00648
  16. Anastasia Tkach, Anna Matsukovich, Nina Krekoten, Ljudmila Tabulina, Vladimir Labunov, Darya Radziuk. Graphene-Oxide-Coated CuO Nanoparticles for Functionalization of Acetylsalicylic Acid and Diclofenac. ACS Applied Nano Materials 2020, 3 (6) , 5593-5604. https://doi.org/10.1021/acsanm.0c00852
  17. Carsten Weiss, Marie Carriere, Laura Fusco, Ilaria Capua, Jose Angel Regla-Nava, Matteo Pasquali, James A. Scott, Flavia Vitale, Mehmet Altay Unal, Cecilia Mattevi, Davide Bedognetti, Arben Merkoçi, Ennio Tasciotti, Açelya Yilmazer, Yury Gogotsi, Francesco Stellacci, Lucia Gemma Delogu. Toward Nanotechnology-Enabled Approaches against the COVID-19 Pandemic. ACS Nano 2020, 14 (6) , 6383-6406. https://doi.org/10.1021/acsnano.0c03697
  18. Giulia Cibecchini, Marina Veronesi, Tiziano Catelani, Tiziano Bandiera, Daniela Guarnieri, Pier Paolo Pompa. Antiangiogenic Effect of Graphene Oxide in Primary Human Endothelial Cells. ACS Applied Materials & Interfaces 2020, 12 (20) , 22507-22518. https://doi.org/10.1021/acsami.0c03404
  19. Yadong Lyu, Xiaohong Gu, Yimin Mao. Green Composite of Instant Coffee and Poly(vinyl alcohol): An Excellent Transparent UV-Shielding Material with Superior Thermal-Oxidative Stability. Industrial & Engineering Chemistry Research 2020, 59 (18) , 8640-8648. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.0c00413
  20. Patrícia C. Henriques, Andreia T. Pereira, Ana L. Pires, André M. Pereira, Fernão D. Magalhães, Inês C. Gonçalves. Graphene Surfaces Interaction with Proteins, Bacteria, Mammalian Cells, and Blood Constituents: The Impact of Graphene Platelet Oxidation and Thickness. ACS Applied Materials & Interfaces 2020, 12 (18) , 21020-21035. https://doi.org/10.1021/acsami.9b21841
  21. Shaohu Ouyang, Qixing Zhou, Hui Zeng, Yue Wang, Xiangang Hu. Natural Nanocolloids Mediate the Phytotoxicity of Graphene Oxide. Environmental Science & Technology 2020, 54 (8) , 4865-4875. https://doi.org/10.1021/acs.est.9b07460
  22. Ana Domínguez-Bajo, Ankor González-Mayorga, Elisa López-Dolado, Carmen Munuera, Mar García-Hernández, María Concepción Serrano. Graphene Oxide Microfibers Promote Regenerative Responses after Chronic Implantation in the Cervical Injured Spinal Cord. ACS Biomaterials Science & Engineering 2020, 6 (4) , 2401-2414. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.0c00345
  23. Yuchen Tong, Anqi Feng, Xuan Hou, Qixing Zhou, Xiangang Hu. Nanoholes Regulate the Phytotoxicity of Single-Layer Molybdenum Disulfide. Environmental Science & Technology 2019, 53 (23) , 13938-13948. https://doi.org/10.1021/acs.est.9b04198
  24. Eveline Tan, Bang Lin Li, Katsuhiko Ariga, Chwee-Teck Lim, Slaven Garaj, David Tai Leong. Toxicity of Two-Dimensional Layered Materials and Their Heterostructures. Bioconjugate Chemistry 2019, 30 (9) , 2287-2299. https://doi.org/10.1021/acs.bioconjchem.9b00502
  25. Lizanne Nilewski, Kimberly Mendoza, Almaz S. Jalilov, Vladimir Berka, Gang Wu, William K. A. Sikkema, Andrew Metzger, Ruquan Ye, Rui Zhang, Duy Xuan Luong, Tuo Wang, Emily McHugh, Paul J. Derry, Errol Loïc Samuel, Thomas A. Kent, Ah-Lim Tsai, James M. Tour. Highly Oxidized Graphene Quantum Dots from Coal as Efficient Antioxidants. ACS Applied Materials & Interfaces 2019, 11 (18) , 16815-16821. https://doi.org/10.1021/acsami.9b01082
  26. Giacomo Reina, Amalia Ruiz, Diane Murera, Yuta Nishina, Alberto Bianco. “Ultramixing”: A Simple and Effective Method To Obtain Controlled and Stable Dispersions of Graphene Oxide in Cell Culture Media. ACS Applied Materials & Interfaces 2019, 11 (8) , 7695-7702. https://doi.org/10.1021/acsami.8b18304
  27. Yeli Fan, Donghui Pan, Min Yang, Xinyu Wang. Radiolabelling and in vivo radionuclide imaging tracking of emerging pollutants in environmental toxicology: A review. Science of The Total Environment 2023, 866 , 161412. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.161412
  28. Hao Ren, Yuanwei Pan, Jiahao Zhong, Jiayi Wang, Zhaoxiang Lu, Qian He, Shiying Zhou, Xiaoping Liao, Yahong Liu, Taicheng An, Jian Sun. An antibiotic-destructase-activated Fenton-like catalyst for synergistic removal of tetracycline residues from aquatic environment. Chemical Engineering Journal 2023, 459 , 141576. https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141576
  29. Shun Deng, Enming Zhang, Junyu Tao, Yunyang Zhao, Wenbo Huo, Hao Guo, Bingxin Zheng, Xiaoyuan Mu, Kezhu Yuan, Xuangen Deng, Hai Shen, Haibo Rong, Yanbo Ma, Wanping Bian. Graphene quantum dots (GQDs) induce thigmotactic effect in zebrafish larvae via modulating key genes and metabolites related to synaptic plasticity. Toxicology 2023, 487 , 153462. https://doi.org/10.1016/j.tox.2023.153462
  30. Mohd Hayrie Mohd Hatta, Juan Matmin, Nik Ahmad Nizam Nik Malek, Farah Hidayah Kamisan, Aishah Badruzzaman, Kalaivani Batumalaie, Siew Ling Lee, Roswanira Abdul Wahab. COVID‐19: Prevention, Detection, and Treatment by Using Carbon Nanotubes‐Based Materials. ChemistrySelect 2023, 8 (7) https://doi.org/10.1002/slct.202204615
  31. S. Sivaselvam, A. Mohankumar, R. Narmadha, R. Selvakumar, P. Sundararaj, C. Viswanathan, N. Ponpandian. Effect of gamma-ray irradiated reduced graphene oxide (rGO) on environmental health: An in-vitro and in-vivo studies. Environmental Pollution 2023, 318 , 120933. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2022.120933
  32. Luigi Coppola, Tiziano Bellezze, Alberto Belli, Alessandra Bianco, Elisa Blasi, Miriam Cappello, Domenico Caputo, Mehdi Chougan, Denny Coffetti, Bartolomeo Coppola, Valeria Corinaldesi, Alberto D’Amore, Valeria Daniele, Luciano Di Maio, Luca Di Palma, Jacopo Donnini, Giuseppe Ferrara, Sara Filippi, Matteo Gastaldi, Nicola Generosi, Chiara Giosuè, Loredana Incarnato, Francesca Lamastra, Barbara Liguori, Ludovico Macera, Qaisar Maqbool, Maria Cristina Mascolo, Letterio Mavilia, Alida Mazzoli, Franco Medici, Alessandra Mobili, Giampiero Montesperelli, Giorgio Pia, Elena Redaelli, Maria Letizia Ruello, Paola Scarfato, Giuliana Taglieri, Francesca Tittarelli, Jean-Marc Tulliani, Antonino Valenza. New Materials and Technologies for Durability and Conservation of Building Heritage. Materials 2023, 16 (3) , 1190. https://doi.org/10.3390/ma16031190
  33. Shunyi Lu, Wen Chen, Jiayi Wang, Zilong Guo, Lan Xiao, Lingyu Wei, Jieqin Yu, Ya Yuan, Weisin Chen, Mengxuan Bian, Lei Huang, Yuanyuan Liu, Jian Zhang, Yu‐Lin Li, Li‐Bo Jiang. Polydopamine‐Decorated PLCL Conduit to Induce Synergetic Effect of Electrical Stimulation and Topological Morphology for Peripheral Nerve Regeneration. Small Methods 2023, 7 (2) , 2200883. https://doi.org/10.1002/smtd.202200883
  34. Artur Filipe Rodrigues, Ana P. M. Tavares, Susana Simões, Rui P. F. F. Silva, Tomás Sobrino, Bruno R. Figueiredo, Goreti Sales, Lino Ferreira. Engineering graphene-based electrodes for optical neural stimulation. Nanoscale 2023, 15 (2) , 687-706. https://doi.org/10.1039/D2NR05256C
  35. Davide Zanelli, Fabio Candotto Carniel, Lorenzo Fortuna, Elena Pavoni, Viviana Jehová González, Ester Vázquez, Maurizio Prato, Mauro Tretiach. Interactions of airborne graphene oxides with the sexual reproduction of a model plant: When production impurities matter. Chemosphere 2023, 312 , 137138. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.137138
  36. Jingying Wu, Qing Liu, Shile Wang, Jinfang Sun, Ting Zhang. Trends and prospects in graphene and its derivatives toxicity research: A bibliometric analysis. Journal of Applied Toxicology 2023, 43 (1) , 146-166. https://doi.org/10.1002/jat.4373
  37. Huan Tang, Tong Yang, Lin Chen, Ying Zhang, Yinhua Zhu, Chen Wang, Dandan Liu, Qiuyan Guo, Guangqing Cheng, Fei Xia, Tianyu Zhong, Jigang Wang. Surface chemistry of graphene tailoring the activity of digestive enzymes by modulating interfacial molecular interactions. Journal of Colloid and Interface Science 2023, 630 , 179-192. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.10.030
  38. Lauris Evariste, Florence Mouchet, Eric Pinelli, Emmanuel Flahaut, Laury Gauthier, Maialen Barret. Gut microbiota impairment following graphene oxide exposure is associated to physiological alterations in Xenopus laevis tadpoles. Science of The Total Environment 2023, 857 , 159515. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.159515
  39. Xiaomeng Ding, Yuepu Pu, Meng Tang, Ting Zhang. Pulmonary hazard identifications of Graphene family nanomaterials: Adverse outcome pathways framework based on toxicity mechanisms. Science of The Total Environment 2023, 857 , 159329. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.159329
  40. Qingnan Wu, Chenjie Fan, Hezhong Wang, Yanlai Han, Fuju Tai, Jiakai Wu, Hui Li, Rui He. Biphasic impacts of graphite-derived engineering carbon-based nanomaterials on plant performance: Effectiveness vs. nanotoxicity. Advanced Agrochem 2023, 56 https://doi.org/10.1016/j.aac.2023.01.001
  41. Guotao Peng, Hanna M. Sinkko, Harri Alenius, Neus Lozano, Kostas Kostarelos, Lars Bräutigam, Bengt Fadeel. Graphene oxide elicits microbiome-dependent type 2 immune responses via the aryl hydrocarbon receptor. Nature Nanotechnology 2023, 18 (1) , 42-48. https://doi.org/10.1038/s41565-022-01260-8
  42. Shashi Chawla, Prateek Rai. Current advancement and development of functionalized carbon nanomaterials for biomedical therapy. 2023, 381-413. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-824366-4.00021-2
  43. Silvio Sosa, Aurelia Tubaro, Michela Carlin, Cristina Ponti, Ester Vázquez, Maurizio Prato, Marco Pelin. Assessment of skin sensitization properties of few-layer graphene and graphene oxide through the Local Lymph Node Assay (OECD TG 442B). NanoImpact 2023, 29 , 100448. https://doi.org/10.1016/j.impact.2022.100448
  44. Qiu-Hong Zhu, Guo-Hao Zhang, Lei Zhang, Jie Fu, Yue-Ru Zhou, Yu-Qin Xiang, Lijian Ma, Guo-Hong Tao, Ling He. Self-charge-carrying air filter by in situ polymerization to avoid charge dissipation and potential material poisoning. Chemical Engineering Journal 2022, 449 , 137788. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.137788
  45. Ritika Malhotra, Christian Eberhard Halbig, Yu Fan Sim, Chwee Teck Lim, David Tai Leong, A. H. Castro Neto, Slaven Garaj, Vinicius Rosa. Cytotoxicity survey of commercial graphene materials from worldwide. npj 2D Materials and Applications 2022, 6 (1) https://doi.org/10.1038/s41699-022-00330-8
  46. I. I. Kulakova, G. V. Lisichkin. Biosensors Based on Graphene Nanomaterials. Moscow University Chemistry Bulletin 2022, 77 (6) , 307-321. https://doi.org/10.3103/S0027131422060049
  47. Luis Augusto Visani de Luna, Thomas Loret, Alexander Fordham, Atta Arshad, Matthew Drummond, Abbie Dodd, Neus Lozano, Kostas Kostarelos, Cyrill Bussy. Lung recovery from DNA damage induced by graphene oxide is dependent on size, dose and inflammation profile. Particle and Fibre Toxicology 2022, 19 (1) https://doi.org/10.1186/s12989-022-00502-w
  48. Javier Frontiñan-Rubio, Viviana Jehová González, Ester Vázquez, Mario Durán-Prado. Rapid and efficient testing of the toxicity of graphene-related materials in primary human lung cells. Scientific Reports 2022, 12 (1) https://doi.org/10.1038/s41598-022-11840-2
  49. Kelli M. McCourt, Jarad Cochran, Sabah M. Abdelbasir, Elizabeth R. Carraway, Tzuen-Rong J. Tzeng, Olga V. Tsyusko, Diana C. Vanegas. Potential Environmental and Health Implications from the Scaled-Up Production and Disposal of Nanomaterials Used in Biosensors. Biosensors 2022, 12 (12) , 1082. https://doi.org/10.3390/bios12121082
  50. Jiulong Li, Graciel Diamante, In Sook Ahn, Darren Wijaya, Xiang Wang, Chong Hyun Chang, Sung-min Ha, Kavya Immadisetty, Huan Meng, André Nel, Xia Yang, Tian Xia. Determination of the nanoparticle- and cell-specific toxicological mechanisms in 3D liver spheroids using scRNAseq analysis. Nano Today 2022, 47 , 101652. https://doi.org/10.1016/j.nantod.2022.101652
  51. M. Connolly, G. Moles, F. Candotto Carniel, M. Tretiach, G. Caorsi, E. Flahaut, B. Soula, E. Pinelli, L. Gauthier, F. Mouchet, J.M. Navas. Applicability of OECD TG 201, 202, 203 for the aquatic toxicity testing and assessment of 2D Graphene material nanoforms to meet regulatory needs. NanoImpact 2022, 22 , 100447. https://doi.org/10.1016/j.impact.2022.100447
  52. Prasanta Kumar Sahoo, Gyanaprabha Nayak, Jagriti Gupta, Naresh Kumar Sahoo, Srikanta Sahu, Ankur Soam. 3D graphene‐based materials and their potential application on wastewater management. Environmental Quality Management 2022, 7 https://doi.org/10.1002/tqem.21946
  53. Juan Pablo González-Castillo, Esdras Alfredo Zamora-Morán, Lourdes Rodriguez-Fragoso. Advances in Graphene Platforms for Drug Delivery in Cancer and Its Biocompatibility. 2022https://doi.org/10.5772/intechopen.103688
  54. Shijie Yu, Longzhou Wang, Qinghai Li, Yanguo Zhang, Hui Zhou. Sustainable carbon materials from the pyrolysis of lignocellulosic biomass. Materials Today Sustainability 2022, 19 , 100209. https://doi.org/10.1016/j.mtsust.2022.100209
  55. Enguang Nie, Yandao Chen, Yuhui Lu, Lei Xu, Sufen Zhang, Zhiyang Yu, Qingfu Ye, Haiyan Wang. Reduced graphene oxide accelerates the dissipation of 14C-Triclosan in paddy soil via adsorption interactions. Chemosphere 2022, 307 , 136125. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.136125
  56. Xin Ma, Liu Yang, Guoying Xu, Jianzhong Song. A comprehensive review of MXene-based nanofluids: Preparation, stability, physical properties, and applications. Journal of Molecular Liquids 2022, 365 , 120037. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2022.120037
  57. Kabiru Haruna, Tawfik A. Saleh. The inhibition performance of diaminoalkanes functionalized GOs against carbon steel corrosion in 15% HCl environment. Chemical Engineering Journal 2022, 448 , 137402. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.137402
  58. Laura Fusco, Arianna Gazzi, Christopher E. Shuck, Marco Orecchioni, Dafne Alberti, Sènan Mickael D'Almeida, Darawan Rinchai, Eiman Ahmed, Ofer Elhanani, Martina Rauner, Barbara Zavan, Jean‐Charles Grivel, Leeat Keren, Giulia Pasqual, Davide Bedognetti, Klaus Ley, Yury Gogotsi, Lucia Gemma Delogu. Immune Profiling and Multiplexed Label‐Free Detection of 2D MXenes by Mass Cytometry and High‐Dimensional Imaging. Advanced Materials 2022, , 2205154. https://doi.org/10.1002/adma.202205154
  59. Rodrigo B. Capaz. Grand challenges in graphene and graphite research. Frontiers in Carbon 2022, 1 https://doi.org/10.3389/frcrb.2022.1034557
  60. N. Luo, X. J. Zhang, H. G. Zhang, D. Liu, H. X. Wang, J. F. Song. Graphene Oxide Influences on Bacterial Community Diversity of Larix olgensis Rhizosphere of Haplic Cambisols in Northeast China. Eurasian Soil Science 2022, 55 (10) , 1470-1481. https://doi.org/10.1134/S1064229322100106
  61. Daniela Iannazzo, Consuelo Celesti, Claudia Espro, Angelo Ferlazzo, Salvatore V. Giofrè, Mario Scuderi, Silvia Scalese, Bartolo Gabriele, Raffaella Mancuso, Ida Ziccarelli, Giuseppa Visalli, Angela Di Pietro. Orange-Peel-Derived Nanobiochar for Targeted Cancer Therapy. Pharmaceutics 2022, 14 (10) , 2249. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14102249
  62. Mohammad Hamidul Islam, Shaila Afroj, Mohammad Abbas Uddin, Daria V. Andreeva, Kostya S Novoselov, Nazmul Karim. Graphene and CNT‐Based Smart Fiber‐Reinforced Composites: A Review. Advanced Functional Materials 2022, 32 (40) , 2205723. https://doi.org/10.1002/adfm.202205723
  63. Lauris Evariste, Laura Lagier, Chloé Chary, Antoine Mottier, Stéphanie Cadarsi, Eric Pinelli, Emmanuel Flahaut, Laury Gauthier, Florence Mouchet. Exposure of Midge Larvae (Chironomus riparius) to Graphene Oxide Leads to Development Alterations. Toxics 2022, 10 (10) , 588. https://doi.org/10.3390/toxics10100588
  64. Daina Romeo, Chrysovalanto Louka, Berenice Gudino, Joakim Wigström, Peter Wick. Structure-activity relationship of graphene-related materials: A meta-analysis based on mammalian in vitro toxicity data. NanoImpact 2022, 28 , 100436. https://doi.org/10.1016/j.impact.2022.100436
  65. Sepidar Sayyar, Jo Law, Agnieszka Golda, Gregory Ryder, Gordon Wallace. Eco-friendly and mechanochemically functionalised graphene with quick and high water dispersibility. Materials Chemistry Frontiers 2022, 6 (18) , 2718-2728. https://doi.org/10.1039/D2QM00310D
  66. Vicente Orts Mercadillo, Kai Chio Chan, Mario Caironi, Athanassia Athanassiou, Ian A. Kinloch, Mark Bissett, Pietro Cataldi. Electrically Conductive 2D Material Coatings for Flexible and Stretchable Electronics: A Comparative Review of Graphenes and MXenes. Advanced Functional Materials 2022, 32 (38) , 2204772. https://doi.org/10.1002/adfm.202204772
  67. Vrushti Kansara, Sanjay Tiwari, Mitali Patel. Graphene quantum dots: A review on the effect of synthesis parameters and theranostic applications. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 2022, 217 , 112605. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2022.112605
  68. Guotao Peng, Bengt Fadeel. Understanding the bidirectional interactions between two-dimensional materials, microorganisms, and the immune system. Advanced Drug Delivery Reviews 2022, 188 , 114422. https://doi.org/10.1016/j.addr.2022.114422
  69. Philipp Meier, Mahsa Zabara, Cordula Hirsch, Alexander Gogos, Dominic Tscherrig, Gilles Richner, Bernd Nowack, Peter Wick. Evaluation of fiber and debris release from protective COVID-19 mask textiles and in vitro acute cytotoxicity effects. Environment International 2022, 167 , 107364. https://doi.org/10.1016/j.envint.2022.107364
  70. Sergio Pinilla, João Coelho, Ke Li, Ji Liu, Valeria Nicolosi. Two-dimensional material inks. Nature Reviews Materials 2022, 7 (9) , 717-735. https://doi.org/10.1038/s41578-022-00448-7
  71. Živilė Jurgelėnė, Danguolė Montvydienė, Sergej Šemčuk, Milda Stankevičiūtė, Gintarė Sauliutė, Janina Pažusienė, Augustas Morkvėnas, Renata Butrimienė, Kęstutis Jokšas, Vidas Pakštas, Nijolė Kazlauskienė, Vitalijus Karabanovas. The impact of co-treatment with graphene oxide and metal mixture on Salmo trutta at early development stages: The sorption capacity and potential toxicity. Science of The Total Environment 2022, 838 , 156525. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.156525
  72. Elena A. Chiticaru, Mariana Ionita. Graphene toxicity and future perspectives in healthcare and biomedicine. FlatChem 2022, 35 , 100417. https://doi.org/10.1016/j.flatc.2022.100417
  73. Eylem Asmatulu, Mohammad Nahid Andalib, Balakrishnan Subeshan, Farhana Abedin. Impact of nanomaterials on human health: a review. Environmental Chemistry Letters 2022, 20 (4) , 2509-2529. https://doi.org/10.1007/s10311-022-01430-z
  74. Yonghui Jin, Qiuju Du, Yanhui Li, Yang Zhang, Bing Chen, Mingzhen Wang, Kewei Chen, Yaohui Sun, Shiyong Zhao, Zhenyu Jing. Removal of Methylene Blue by Crosslinked Egg White Protein/Graphene Oxide Bionanocomposite Aerogels. Nanomaterials 2022, 12 (15) , 2659. https://doi.org/10.3390/nano12152659
  75. Sushma Thapa, Kshitij RB Singh, Ranjana Verma, Jay Singh, Ravindra Pratap Singh. State-of-the-Art Smart and Intelligent Nanobiosensors for SARS-CoV-2 Diagnosis. Biosensors 2022, 12 (8) , 637. https://doi.org/10.3390/bios12080637
  76. Hongshan San, Marianne Paresoglou, Michelle Minneboo, Ingmar A. J. van Hengel, Aytac Yilmaz, Yaiza Gonzalez-Garcia, Ad C. Fluit, Peter-Leon Hagedoorn, Lidy E. Fratila-Apachitei, Iulian Apachitei, Amir A. Zadpoor. Fighting Antibiotic-Resistant Bacterial Infections by Surface Biofunctionalization of 3D-Printed Porous Titanium Implants with Reduced Graphene Oxide and Silver Nanoparticles. International Journal of Molecular Sciences 2022, 23 (16) , 9204. https://doi.org/10.3390/ijms23169204
  77. Shaghayegh Kohzadi, Najmeh Najmoddin, Hadi Baharifar, Mahdi Shabani. Functionalized SPION immobilized on graphene-oxide: Anticancer and antiviral study. Diamond and Related Materials 2022, 127 , 109149. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2022.109149
  78. Narsimha Mamidi, Ramiro Manuel Velasco Delgadillo, Enrique V. Barrera, Seeram Ramakrishna, Nasim Annabi. Carbonaceous nanomaterials incorporated biomaterials: The present and future of the flourishing field. Composites Part B: Engineering 2022, 243 , 110150. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2022.110150
  79. Savvina Chortarea, Ogul Can Kuru, Woranan Netkueakul, Marco Pelin, Sandeep Keshavan, Zhengmei Song, Baojin Ma, Julio Gómes, Elvira Villaro Abalos, Luis Augusto Visani de Luna, Thomas Loret, Alexander Fordham, Matthew Drummond, Nikolaos Kontis, George Anagnostopoulos, George Paterakis, Pietro Cataldi, Aurelia Tubaro, Costas Galiotis, Ian Kinloch, Bengt Fadeel, Cyrill Bussy, Kostas Kostarelos, Tina Buerki-Thurnherr, Maurizio Prato, Alberto Bianco, Peter Wick. Hazard assessment of abraded thermoplastic composites reinforced with reduced graphene oxide. Journal of Hazardous Materials 2022, 435 , 129053. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.129053
  80. Arianna Dalla Colletta, Marco Pelin, Silvio Sosa, Laura Fusco, Maurizio Prato, Aurelia Tubaro. CARBON-BASED nanomaterials and SKIN: An overview. Carbon 2022, 196 , 683-698. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.05.036
  81. Giacomo Reina, Cristian Gabellini, Maria Maranska, Fabian Grote, Shan Min Chin, Lucas Jacquemin, François Berger, Paola Posocco, Siegfried Eigler, Alberto Bianco. The importance of molecular structure and functionalization of oxo-graphene sheets for gene silencing. Carbon 2022, 195 , 69-79. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.03.066
  82. Xudong Liu, Chao Yang, P. Chen, Lei Zhang, Yi Cao. The uses of transcriptomics and lipidomics indicated that direct contact with graphene oxide altered lipid homeostasis through ER stress in 3D human brain organoids. Science of The Total Environment 2022, , 157815. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.157815
  83. Nandini Bhattacharya, David M. Cahill, Wenrong Yang, Mandira Kochar. Graphene as a nano-delivery vehicle in agriculture – current knowledge and future prospects. Critical Reviews in Biotechnology 2022, 10 , 1-19. https://doi.org/10.1080/07388551.2022.2090315
  84. Selsabil Rokia Laraba, Wei Luo, Amine Rezzoug, Qurat ul ain Zahra, Shihao Zhang, Bozhen Wu, Wen Chen, Lan Xiao, Yuhao Yang, Jie Wei, Yulin Li. Graphene-based composites for biomedical applications. Green Chemistry Letters and Reviews 2022, 15 (3) , 724-748. https://doi.org/10.1080/17518253.2022.2128698
  85. Md Raju Ahmed, Samantha Newby, Wajira Mirihanage, Prasad Potluri, Anura Fernando. Graphene in wearable textile sensor devices for healthcare. Textile Progress 2022, 54 (3) , 201-245. https://doi.org/10.1080/00405167.2022.2128015
  86. Woranan Netkueakul, Savvina Chortarea, Kornphimol Kulthong, Hao Li, Guangyu Qiu, Milijana Jovic, Sabyasachi Gaan, Yvette Hannig, Tina Buerki-Thurnherr, Peter Wick, Jing Wang. Airborne emissions from combustion of graphene nanoplatelet/epoxy composites and their cytotoxicity on lung cells via air-liquid interface cell exposure in vitro. NanoImpact 2022, 27 , 100414. https://doi.org/10.1016/j.impact.2022.100414
  87. Davide Zanelli, Fabio Candotto Carniel, Lorenzo Fortuna, Elena Pavoni, Viviana Jehová González, Ester Vázquez, Maurizio Prato, Mauro Tretiach. Is airborne graphene oxide a possible hazard for the sexual reproduction of wind-pollinated plants?. Science of The Total Environment 2022, 830 , 154625. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.154625
  88. Farkad Bantun, Rajeev Singh, Mustfa F. Alkhanani, Atiah H. Almalki, Freah Alshammary, Saif Khan, Shafiul Haque, Manish Srivastava. Gut microbiome interactions with graphene based nanomaterials: Challenges and opportunities. Science of The Total Environment 2022, 830 , 154789. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.154789
  89. Alessandro Silvestri, Cecilia Wetzl, Nuria Alegret, Lucia Cardo, Hui-Lei Hou, Alejandro Criado, Maurizio Prato. The era of nano-bionic: 2D materials for wearable and implantable body sensors. Advanced Drug Delivery Reviews 2022, 186 , 114315. https://doi.org/10.1016/j.addr.2022.114315
  90. Olha V. Rudnytska, Yuliia V. Kulish, Olena O. Khita, Dmytro O. Minchenko, Dariia O. Tsymbal, Yuliia M. Viletska, Myroslava Y. Sliusar, Dariia D. Trufanova, Oleksandr H. Minchenko. Exposure to nanographene oxide induces gene expression dysregulation in normal human astrocytes. Endocrine Regulations 2022, 56 (3) , 216-226. https://doi.org/10.2478/enr-2022-0023
  91. Giada Cellot, Audrey Franceschi Biagioni, Laura Ballerini. Nanomedicine and graphene-based materials: advanced technologies for potential treatments of diseases in the developing nervous system. Pediatric Research 2022, 92 (1) , 71-79. https://doi.org/10.1038/s41390-021-01681-6
  92. Josefa Domenech, Adriana Rodríguez-Garraus, Adela López de Cerain, Amaya Azqueta, Julia Catalán. Genotoxicity of Graphene-Based Materials. Nanomaterials 2022, 12 (11) , 1795. https://doi.org/10.3390/nano12111795
  93. Mohammad Mahdi Ghazimoradi, Mohammad Hossein Ghorbani, Ehsan Ebadian, Ali Hassani, Soheyl Mirzababaei, Mahshid Hodjat, Mona Navaei-Nigjeh, Mohammad Abdollahi. Epigenetic effects of graphene oxide and its derivatives: A mini-review. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis 2022, 878 , 503483. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2022.503483
  94. Md Sazadul Hasan, Jingnuo Dong, Venkataramana Gadhamshetty, Mengistu Geza. Modeling graphene oxide transport and retention in biochar. Journal of Contaminant Hydrology 2022, 248 , 104014. https://doi.org/10.1016/j.jconhyd.2022.104014
  95. Davide Marin, Silvia Marchesan. Carbon Graphitization: Towards Greener Alternatives to Develop Nanomaterials for Targeted Drug Delivery. Biomedicines 2022, 10 (6) , 1320. https://doi.org/10.3390/biomedicines10061320
  96. Hana Bavorova, Tereza Svadlakova, Zdenek Fiala, Rishikaysh Pisal, Jaroslav Mokry. The Dose- and Time-Dependent Cytotoxic Effect of Graphene Nanoplatelets: In Vitro and In Vivo Study. Nanomaterials 2022, 12 (12) , 1978. https://doi.org/10.3390/nano12121978
  97. Haisu Ni, Shu Fang, Tanyu Wang, Yitao Liu, Hao Liu, Li Liu, Rui Wang. Flexible carbonized cotton/thermoplastic polyurethane composites with outstanding electric heating and pressure sensing performance. Textile Research Journal 2022, 92 (11-12) , 1760-1770. https://doi.org/10.1177/00405175211069888
  98. Santoshi U. Singh, Subhodeep Chatterjee, Shahbaz Ahmad Lone, Hsin-Hsuan Ho, Kuldeep Kaswan, Kiran Peringeth, Arshad Khan, Yun-Wei Chiang, Sangmin Lee, Zong-Hong Lin. Advanced wearable biosensors for the detection of body fluids and exhaled breath by graphene. Microchimica Acta 2022, 189 (6) https://doi.org/10.1007/s00604-022-05317-2
  99. Francesca Grilli, Parisa Hajimohammadi Gohari, Shan Zou. Characteristics of Graphene Oxide for Gene Transfection and Controlled Release in Breast Cancer Cells. International Journal of Molecular Sciences 2022, 23 (12) , 6802. https://doi.org/10.3390/ijms23126802
  100. Silvana Azevedo, Raquel Costa-Almeida, Susana G. Santos, Fernão D. Magalhães, Artur M. Pinto. Advances in carbon nanomaterials for immunotherapy. Applied Materials Today 2022, 27 , 101397. https://doi.org/10.1016/j.apmt.2022.101397
Load more citations
  • Abstrakt

    Ryc. 1

    Ryc. 1. Ramy klasyfikacji materiałów na bazie grafenu. Przedruk za zgodą ref (22). Prawa autorskie 2014 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, KGaA, Weinheim.

    Ryc. 2

    Ryc. 2. Biodystrybucja GO. Obrazowanie PET/CT i dystrybucja tkanek [64Cu]-f-GO-cienki, [64Cu]-f-GO-gruby, oraz [64Cu]-EDTA. (A) Obrazy PET/CT całego ciała myszy C57BL/6 wstrzykniętych dożylnie [64Cu]-f-GO-cienki (u góry) oraz [64Cu]-f-GO-gruby (na dole) w różnych punktach czasowych (1, 3.5, 24 h). (B) Krzywe czasowo-aktywne głównych narządów myszy C57BL/6, którym wstrzyknięto [64Cu]-f-GO-cienki, [64Cu]-f-GO-gruby i control [64Cu]-EDTA. (C) Obrazy PET/CT całego ciała myszy C57BL/6 wstrzykniętej dożylnie z próbką kontrolną [64Cu]-EDTA, wykazujący prawie całkowite wydalanie i brak akumulacji tkanek po 3 h. Przedruk za zgodą ref (40). Prawa autorskie 2016 Elsevier.

    Ryc. 3

    Figure 3. Macrophage uptake of GO. Primary human monocyte-derived macrophages readily ingest GO without ultrastructural signs of acute toxicity. Macrophages were incubated for 3 h with or without small or large GO (50 μg/mL). TEM images (scale bar: 2 μm) show (a) control cells, (b) cells exposed to GO-S, and (c) cells exposed to GO-L. Internalized GO can be seen in panels (b,c). Higher-magnification micrographs (scale bar: 1 μm) show (d) control cells, (e) cells exposed to GO-S, and (f,g) cells exposed to GO-L. The asterisk in panel (e) indicates GO sheets that are undergoing internalization. The asterisk in panel (f) shows a large aggregation of GO inside the cell, whereas the image in panel (g) shows the presence of GO sheets at the plasma membrane of the cell as well as GO internalized within the cell. The asterisk marks a mitochondrion, for comparison. Finally, at higher magnification (scale bar: 200 nm), the micrographs in panels (h,i) show internalized GO-S and GO-L, respectively. Reprinted with permission from ref (39). Copyright 2018 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.

    Figure 4

    Figure 4. Dissecting the immunological impact of graphene using single-cell mass cytometry. SPADE (spanning tree progression analysis of density-normalized events) clustering algorithm analysis of significantly secreted cytokines. The tree plots show the different immune cell subpopulations, and the size of each cluster in the tree indicates the relative frequency of cells that fall within the dimensional confines of the node boundaries. Node color is scaled to the median intensity of marker expression of the cells within each node, expressed as a percentage of the maximum value in the data set: (a) IL-6; (b) TNF-α, and (c) MIP-1β for GO (left) and GO-NH2 (right). Reprinted with permission from ref (134). Copyright 2017 Nature Publishing Group.

    Figure 5

    Figure 5. Carbon-based nanomaterials and the gut microbiome. Comparison of bacterial community abundance at phylum level after acute oral administration of SWCNTs, MWCNTs, and GO to mice (2.5 mg/kg for 7 days). The pie charts show the relative abundance of gut microbiota based on 16S rRNA gene sequencing. Reprinted with permission from ref (197). Copyright 2018 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.

    Figure 6

    Figure 6. Graphene interactions with neurons. Primary rat cortical neurons were exposed to FLG (here abbreviated GR) and GO flakes (1 and 10 μg/mL) for 96 h or 14 days or to equivalent volumes of the respective vehicles. SEM was used to study the interaction of flakes with neuronal cells. (e–h) Large number of flakes (white arrowheads) were found in contact with the cell membrane; however, cell morphology and network development were largely unaffected. (i–l) Cell uptake of FLG and GO and intracellular localization were studied by TEM. At 24 h, most of the flakes were found outside the cells (not shown). However, starting from 96 h, flakes were internalized into intracellular vesicles (i,j; black arrowheads) or free in the cytoplasm (l; black arrowheads). Reprinted from ref (218). Copyright 2016 American Chemical Society.

    Figure 7

    Figure 7. Graphene modulation of neuronal communication. (Top row) AFM topography reconstructions of glass control, single-layer graphene (SLG), multilayer graphene (MLG), and gold-plated glass surfaces. AFM documented a surface roughness of the materials that varied from 0.23 ± 0.02 nm for the control (n = 3), 1.5 ± 0.5 nm for SLG (n = 3), 20 ± 10 nm for MLG (n = 3), and 0.47 ± 0.1 nm for Au (n = 3). Scale bar, 5 μm. (Middle row) Representative SEM images depicting hippocampal neuron morphology after 10 days in vitro, supported by the different substrates. Culture substrates were not pretreated with additional adhesion molecules that might mask the effects of graphene. Scale bar, 10 μm. (Bottom row) SLG triggers changes in single-cell intrinsic excitability. Representative current-clamp recordings of hippocampal neurons in culture for 10 days. Control and SLG neurons displayed similar resting membrane potentials (−52 ± 10 mV in SLG; −50 ± 7 mV in control). When maintained at −60 mV, the spontaneous action potential firing was measured as summarized in the histograms (right). Note the significantly higher action potential frequency in SLG (2.60 ± 0.36 Hz in neurons grown on SLG, n = 21; 1.37 ± 0.26 Hz in control, n = 19; P = 0.0054). *P  < 0.05, **P < 0.01. Reprinted with permission from ref (228). Copyright 2018 Nature Publishing Group.

    Figure 8

    Figure 8. Choosing the best dose metric. Growth inhibition in Xenopus laevis larvae after a 12 day exposure to few layer graphene, nanodiamonds, and double-walled or multiwalled carbon nanotubes. Normalized size (%) is plotted versus the base-10 logarithms of three different metrics: mass concentration (mg·L–1), number concentration (L–1), and surface area concentration (m2·L–1). Black dashed lines represent nonlinear regression model predictions, and shaded areas are 95% confidence intervals (CIs). The 95% CIs on the mean sizes are represented as vertical error bars. Reprinted from ref (298). Copyright 2016 American Chemical Society.

    Figure 9

    Figure 9. Life cycle analysis of graphene production. The chemical reduction route (CRR) and the ultrasonication route (USR) are two liquid phase exfoliation routes with industrial-scale potential at low costs. The figure illustrates the results of the sensitivity analysis. Reprinted from ref (218). Copyright 2016 American Chemical Society.

  • References

    ARTICLE SECTIONS
    Jump To

    This article references 348 other publications.

    1. 1
      Novoselov, K. S.; Fal'ko, V. I.; Colombo, L.; Gellert, P. R.; Schwab, M. G.; Kim, K. A Roadmap for Graphene. Nature 2012, 490, 192200,  DOI: 10.1038/nature11458
    2. 2
      Ferrari, A. C.; Bonaccorso, F.; Fal’ko, V.; Novoselov, K. S.; Roche, S.; Bøggild, P.; Borini, S.; Koppens, F. H. L.; Palermo, V.; Pugno, N.; Garrido, J. A.; Sordan, R.; Bianco, A.; Ballerini, L.; Prato, M.; Lidorikis, E.; Kivioja, J.; Marinelli, C.; Ryhänen, T.; Morpurgo, A. Science and Technology Roadmap for Graphene, Related Two-Dimensional Crystals, and Hybrid Systems. Nanoscale 2015, 7, 45984810,  DOI: 10.1039/C4NR01600A
    3. 3
      Bianco, A.; Prato, M. Safety Concerns on Graphene and 2D Materials: A Flagship Perspective. 2D Mater. 2015, 2, 030201,  DOI: 10.1088/2053-1583/2/3/030201
    4. 4
      Park, M. V. D. Z.; Bleeker, E. A. J.; Brand, W.; Cassee, F. R.; van Elk, M.; Gosens, I.; de Jong, W. H.; Meesters, J. A. J.; Peijnenburg, W. J. G. M.; Quik, J. T. K.; Vandebriel, R. J.; Sips, A. J. A. M. Considerations for Safe Innovation: The Case of Graphene. ACS Nano 2017, 11, 95749593,  DOI: 10.1021/acsnano.7b04120
    5. 5
      Poland, C. A.; Duffin, R.; Kinloch, I.; Maynard, A.; Wallace, W. A. H.; Seaton, A.; Stone, V.; Brown, S.; MacNee, W.; Donaldson, K. Carbon Nanotubes Introduced into the Abdominal Cavity of Mice Show Asbestos-like Pathogenicity in a Pilot Study. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 423428,  DOI: 10.1038/nnano.2008.111
    6. 6
      Kuempel, E. D.; Jaurand, M.-C.; Møller, P.; Morimoto, Y.; Kobayashi, N.; Pinkerton, K. E.; Sargent, L. M.; Vermeulen, R. C. H.; Fubini, B.; Kane, A. B. Evaluating the Mechanistic Evidence and Key Data Gaps in Assessing the Potential Carcinogenicity of Carbon Nanotubes and Nanofibers in Humans. Crit. Rev. Toxicol. 2017, 47, 158,  DOI: 10.1080/10408444.2016.1206061
    7. 7
      Kostarelos, K.; Lacerda, L.; Pastorin, G.; Wu, W.; Wieckowski, S.; Luangsivilay, J.; Godefroy, S.; Pantarotto, D.; Briand, J.-P.; Muller, S.; Prato, M.; Bianco, A. Cellular Uptake of Functionalized Carbon Nanotubes Is Independent of Functional Group and Cell Type. Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 108113,  DOI: 10.1038/nnano.2006.209
    8. 8
      Schipper, M. L.; Nakayama-Ratchford, N.; Davis, C. R.; Kam, N. W. S.; Chu, P.; Liu, Z.; Sun, X.; Dai, H.; Gambhir, S. S. A Pilot Toxicology Study of Single-Walled Carbon Nanotubes in a Small Sample of Mice. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 216221,  DOI: 10.1038/nnano.2008.68
    9. 9
      Kagan, V. E.; Konduru, N. V.; Feng, W.; Allen, B. L.; Conroy, J.; Volkov, Y.; Vlasova, I. I.; Belikova, N. A.; Yanamala, N.; Kapralov, A.; Tyurina, Y. Y.; Shi, J.; Kisin, E. R.; Murray, A. R.; Franks, J.; Stolz, D.; Gou, P.; Klein-Seetharaman, J.; Fadeel, B.; Star, A. Carbon Nanotubes Degraded by Neutrophil Myeloperoxidase Induce Less Pulmonary Inflammation. Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 354359,  DOI: 10.1038/nnano.2010.44
    10. 10
      Bhattacharya, K.; Mukherjee, S. P.; Gallud, A.; Burkert, S. C.; Bistarelli, S.; Bellucci, S.; Bottini, M.; Star, A.; Fadeel, B. Biological Interactions of Carbon-Based Nanomaterials: From Coronation to Degradation. Nanomedicine 2016, 12, 333351,  DOI: 10.1016/j.nano.2015.11.011
    11. 11
      Shvedova, A. A.; Kagan, V. E.; Fadeel, B. Close Encounters of the Small Kind: Adverse Effects of Man-Made Materials Interfacing with the Nano-Cosmos of Biological Systems. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2010, 50, 6388,  DOI: 10.1146/annurev.pharmtox.010909.105819
    12. 12
      Donaldson, K.; Poland, C. A. Nanotoxicity: Challenging the Myth of Nano-Specific Toxicity. Curr. Opin. Biotechnol. 2013, 24, 724734,  DOI: 10.1016/j.copbio.2013.05.003
    13. 13
      Bianco, A. Graphene: Safe or Toxic? The Two Faces of the Medal. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 49864997,  DOI: 10.1002/anie.201209099
    14. 14
      Krug, H. F. Nanosafety Research-Are We on the Right Track?. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 1230412319,  DOI: 10.1002/anie.201403367
    15. 15
      Sanchez, V. C.; Jachak, A.; Hurt, R. H.; Kane, A. B. Biological Interactions of Graphene-Family Nanomaterials: An Interdisciplinary Review. Chem. Res. Toxicol. 2012, 25, 1534,  DOI: 10.1021/tx200339h
    16. 16
      Lalwani, G.; D’Agati, M.; Khan, A. M.; Sitharaman, B. Toxicology of Graphene-Based Nanomaterials. Adv. Drug Delivery Rev. 2016, 105, 109144,  DOI: 10.1016/j.addr.2016.04.028
    17. 17
      Reina, G.; González-Domínguez, J. M.; Criado, A.; Vázquez, E.; Bianco, A.; Prato, M. Promises, Facts and Challenges for Graphene in Biomedical Applications. Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 44004416,  DOI: 10.1039/C7CS00363C
    18. 18
      Ema, M.; Gamo, M.; Honda, K. A Review of Toxicity Studies on Graphene-Based Nanomaterials in Laboratory Animals. Regul. Toxicol. Pharmacol. 2017, 85, 724,  DOI: 10.1016/j.yrtph.2017.01.011
    19. 19
      Fojtů, M.; Teo, W. Z.; Pumera, M. Environmental Impact and Potential Health Risks of 2D Nanomaterials. Environ. Sci.: Nano 2017, 4, 16171633,  DOI: 10.1039/C7EN00401J
    20. 20
      Volkov, Y.; McIntyre, J.; Prina-Mello, A. Graphene Toxicity as a Double-Edged Sword of Risks and Exploitable Opportunities: A Critical Analysis of the Most Recent Trends and Developments. 2D Mater. 2017, 4, 022001,  DOI: 10.1088/2053-1583/aa5476
    21. 21
      Bianco, A.; Cheng, H.-M.; Enoki, T.; Gogotsi, Y.; Hurt, R. H.; Koratkar, N.; Kyotani, T.; Monthioux, M.; Park, C. R.; Tascon, J. M. D.; Zhang, J. All in the Graphene Family – A Recommended Nomenclature for Two-Dimensional Carbon Materials. Carbon 2013, 65, 16,  DOI: 10.1016/j.carbon.2013.08.038
    22. 22
      Wick, P.; Louw-Gaume, A. E.; Kucki, M.; Krug, H. F.; Kostarelos, K.; Fadeel, B.; Dawson, K. a.; Salvati, A.; Vázquez, E.; Ballerini, L.; Tretiach, M.; Benfenati, F.; Flahaut, E.; Gauthier, L.; Prato, M.; Bianco, A. Classification Framework for Graphene-Based Materials. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 77147718,  DOI: 10.1002/anie.201403335
    23. 23
      Bottari, G.; Herranz, M. Á.; Wibmer, L.; Volland, M.; Rodríguez-Pérez, L.; Guldi, D. M.; Hirsch, A.; Martín, N.; D’Souza, F.; Torres, T. Chemical Functionalization and Characterization of Graphene-Based Materials. Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 44644500,  DOI: 10.1039/C7CS00229G
    24. 24
      Dong, L.; Yang, J.; Chhowalla, M.; Loh, K. P. Synthesis and Reduction of Large Sized Graphene Oxide Sheets. Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 73067316,  DOI: 10.1039/C7CS00485K
    25. 25
      Yin, P. T.; Shah, S.; Chhowalla, M.; Lee, K.-B. Design, Synthesis, and Characterization of Graphene–Nanoparticle Hybrid Materials for Bioapplications. Chem. Rev. 2015, 115, 24832531,  DOI: 10.1021/cr500537t
    26. 26
      Mukherjee, S. P.; Lozano, N.; Kucki, M.; Del Rio-Castillo, A. E.; Newman, L.; Vázquez, E.; Kostarelos, K.; Wick, P.; Fadeel, B. Detection of Endotoxin Contamination of Graphene Based Materials Using the TNF-α Expression Test and Guidelines for Endotoxin-Free Graphene Oxide Production. PLoS One 2016, 11, e0166816,  DOI: 10.1371/journal.pone.0166816
    27. 27
      Cai, M.; Thorpe, D.; Adamson, D. H.; Schniepp, H. C. Methods of Graphite Exfoliation. J. Mater. Chem. 2012, 22, 2499225002,  DOI: 10.1039/c2jm34517j
    28. 28
      Hernández-Sánchez, D.; Scardamaglia, M.; Saucedo-Anaya, S.; Bittencourt, C.; Quintana, M. Exfoliation of Graphite and Graphite Oxide in Water by Chlorin e 6. RSC Adv. 2016, 6, 6663466640,  DOI: 10.1039/C6RA13501C
    29. 29
      Salunke, B. K.; Kim, B. S. Facile Synthesis of Graphene Using a Biological Method. RSC Adv. 2016, 6, 1715817162,  DOI: 10.1039/C5RA25977K
    30. 30
      Pattammattel, A.; Pande, P.; Kuttappan, D.; Puglia, M.; Basu, A. K.; Amalaradjou, M. A.; Kumar, C. V. Controlling the Graphene–Bio Interface: Dispersions in Animal Sera for Enhanced Stability and Reduced Toxicity. Langmuir 2017, 33, 1418414194,  DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b02854
    31. 31
      Liu, X.; Liu, J.; Zhan, D.; Yan, J.; Wang, J.; Chao, D.; Lai, L.; Chen, M.; Yin, J.; Shen, Z. Repeated Microwave-Assisted Exfoliation of Expandable Graphite for the Preparation of Large Scale and High Quality Multi-Layer Graphene. RSC Adv. 2013, 3, 1160111606,  DOI: 10.1039/c3ra22673e
    32. 32
      León, V.; González-Domínguez, J. M.; Fierro, J. L. G.; Prato, M.; Vázquez, E. Production and Stability of Mechanochemically Exfoliated Graphene in Water and Culture Media. Nanoscale 2016, 8, 1454814555,  DOI: 10.1039/C6NR03246J
    33. 33
      González-Domínguez, J. M.; León, V.; Lucío, M. I.; Prato, M.; Vázquez, E. Production of Ready-to-Use Few-Layer Graphene in Aqueous Suspensions. Nat. Protoc. 2018, 13, 495506,  DOI: 10.1038/nprot.2017.142
    34. 34
      Amiri, A.; Zubir, M. N. M.; Dimiev, A. M.; Teng, K. H.; Shanbedi, M.; Kazi, S. N.; Rozali, S. B. Facile, Environmentally Friendly, Cost Effective and Scalable Production of Few-Layered Graphene. Chem. Eng. J. 2017, 326, 11051115,  DOI: 10.1016/j.cej.2017.06.046
    35. 35
      Ali-Boucetta, H.; Bitounis, D.; Raveendran-Nair, R.; Servant, A.; Van den Bossche, J.; Kostarelos, K. Purified Graphene Oxide Dispersions Lack In Vitro Cytotoxicity and In Vivo Pathogenicity. Adv. Healthcare Mater. 2013, 2, 433441,  DOI: 10.1002/adhm.201200248
    36. 36
      Jasim, D. A.; Lozano, N.; Kostarelos, K. Synthesis of Few-Layered, High-Purity Graphene Oxide Sheets from Different Graphite Sources for Biology. 2D Mater. 2016, 3, 014006,  DOI: 10.1088/2053-1583/3/1/014006
    37. 37
      Coleman, B. R.; Knight, T.; Gies, V.; Jakubek, Z. J.; Zou, S. Manipulation and Quantification of Graphene Oxide Flake Size: Photoluminescence and Cytotoxicity. ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 2891128921,  DOI: 10.1021/acsami.7b08585
    38. 38
      Orecchioni, M.; Jasim, D. A.; Pescatori, M.; Manetti, R.; Fozza, C.; Sgarrella, F.; Bedognetti, D.; Bianco, A.; Kostarelos, K.; Delogu, L. G. Molecular and Genomic Impact of Large and Small Lateral Dimension Graphene Oxide Sheets on Human Immune Cells from Healthy Donors. Adv. Healthcare Mater. 2016, 5, 276287,  DOI: 10.1002/adhm.201500606
    39. 39
      Mukherjee, S. P.; Kostarelos, K.; Fadeel, B. Cytokine Profiling of Primary Human Macrophages Exposed to Endotoxin-Free Graphene Oxide: Size-Independent NLRP3 Inflammasome Activation. Adv. Healthcare Mater. 2018, 7, 1700815,  DOI: 10.1002/adhm.201700815
    40. 40
      Jasim, D. A.; Boutin, H.; Fairclough, M.; Ménard-Moyon, C.; Prenant, C.; Bianco, A.; Kostarelos, K. Thickness of Functionalized Graphene Oxide Sheets Plays Critical Role in Tissue Accumulation and Urinary Excretion: A Pilot PET/CT Study. Appl. Mater. Today 2016, 4, 2430,  DOI: 10.1016/j.apmt.2016.04.003
    41. 41
      Jasim, D. A.; Murphy, S.; Newman, L.; Mironov, A.; Prestat, E.; McCaffrey, J.; Ménard-Moyon, C.; Rodrigues, A. F.; Bianco, A.; Haigh, S.; Lennon, R.; Kostarelos, K. The Effects of Extensive Glomerular Filtration of Thin Graphene Oxide Sheets on Kidney Physiology. ACS Nano 2016, 10, 1075310767,  DOI: 10.1021/acsnano.6b03358
    42. 42
      Rodrigues, A. F.; Newman, L.; Lozano, N.; Mukherjee, S. P.; Fadeel, B.; Bussy, C.; Kostarelos, K. A Blueprint for the Synthesis and Characterisation of Thin Graphene Oxide with Controlled Lateral Dimensions for Biomedicine. 2D Mater. 2018, 5, 035020,  DOI: 10.1088/2053-1583/aac05c
    43. 43
      De Silva, K. K. H.; Huang, H.-H.; Joshi, R. K.; Yoshimura, M. Chemical Reduction of Graphene Oxide Using Green Reductants. Carbon 2017, 119, 190199,  DOI: 10.1016/j.carbon.2017.04.025
    44. 44
      Fernández-Merino, M. J.; Guardia, L.; Paredes, J. I.; Villar-Rodil, S.; Solís-Fernández, P.; Martínez-Alonso, A.; Tascón, J. M. D. Vitamin C Is an Ideal Substitute for Hydrazine in the Reduction of Graphene Oxide Suspensions. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 64266432,  DOI: 10.1021/jp100603h
    45. 45
      Zhu, C.; Guo, S.; Fang, Y.; Dong, S. Reducing Sugar: New Functional Molecules for the Green Synthesis of Graphene Nanosheets. ACS Nano 2010, 4, 24292437,  DOI: 10.1021/nn1002387
    46. 46
      Haghighi, B.; Tabrizi, M. A. Green-Synthesis of Reduced Graphene Oxide Nanosheets Using Rose Water and a Survey on Their Characteristics and Applications. RSC Adv. 2013, 3, 1336513371,  DOI: 10.1039/c3ra40856f
    47. 47
      Akhavan, O.; Ghaderi, E. Escherichia Coli Bacteria Reduce Graphene Oxide to Bactericidal Graphene in a Self-Limiting Manner. Carbon 2012, 50, 18531860,  DOI: 10.1016/j.carbon.2011.12.035
    48. 48
      Aunkor, M. T. H.; Mahbubul, I. M.; Saidur, R.; Metselaar, H. S. C. The Green Reduction of Graphene Oxide. RSC Adv. 2016, 6, 2780727828,  DOI: 10.1039/C6RA03189G
    49. 49
      Soltani, T.; Kyu Lee, B. A Benign Ultrasonic Route to Reduced Graphene Oxide from Pristine Graphite. J. Colloid Interface Sci. 2017, 486, 337343,  DOI: 10.1016/j.jcis.2016.09.075
    50. 50
      Wang, Z.; Xu, D.; Huang, Y.; Wu, Z.; Wang, L.; Zhang, X. Facile, Mild and Fast Thermal-Decomposition Reduction of Graphene Oxide in Air and Its Application in High-Performance Lithium Batteries. Chem. Commun. 2012, 48, 976978,  DOI: 10.1039/C2CC16239C
    51. 51
      Yang, D.; Velamakanni, A.; Bozoklu, G.; Park, S.; Stoller, M.; Piner, R. D.; Stankovich, S.; Jung, I.; Field, D. A.; Ventrice, C. A.; Ruoff, R. S. Chemical Analysis of Graphene Oxide Films after Heat and Chemical Treatments by X-Ray Photoelectron and Micro-Raman Spectroscopy. Carbon 2009, 47, 145152,  DOI: 10.1016/j.carbon.2008.09.045
    52. 52
      Mori, F.; Kubouchi, M.; Arao, Y. Effect of Graphite Structures on the Productivity and Quality of Few-Layer Graphene in Liquid-Phase Exfoliation. J. Mater. Sci. 2018, 53, 1280712815,  DOI: 10.1007/s10853-018-2538-3
    53. 53
      Ding, J.-H.; Zhao, H.-R.; Yu, H.-B. A Water-Based Green Approach to Large-Scale Production of Aqueous Compatible Graphene Nanoplatelets. Sci. Rep. 2018, 8, 5567,  DOI: 10.1038/s41598-018-23859-5
    54. 54
      Reddy, V.; Satish Babu, K. K. C.; Torati, S. R.; Eom, Y. J.; Trung, T. Q.; Lee, N.-E.; Kim, C. Scalable Production of Water-Dispersible Reduced Graphene Oxide and Its Integration in a Field Effect Transistor. J. Ind. Eng. Chem. 2018, 63, 1926,  DOI: 10.1016/j.jiec.2018.01.033
    55. 55
      Balasubramanyan, S.; Sasidharan, S.; Poovathinthodiyil, R.; Ramakrishnan, R. M.; Narayanan, B. N. Sucrose-Mediated Mechanical Exfoliation of Graphite: A Green Method for the Large Scale Production of Graphene and Its Application in Catalytic Reduction of 4-Nitrophenol. New J. Chem. 2017, 41, 1196911978,  DOI: 10.1039/C7NJ01900A
    56. 56
      González, V. J.; Rodríguez, A. M.; León, V.; Frontiñán-Rubio, J.; Fierro, J. L. G.; Durán-Prado, M.; Muñoz-García, A. B.; Pavone, M.; Vázquez, E. Sweet Graphene: Exfoliation of Graphite and Preparation of Glucose-Graphene Cocrystals through Mechanochemical Treatments. Green Chem. 2018, 20, 35813592,  DOI: 10.1039/C8GC01162A
    57. 57
      Zhang, X.; Wang, L.; Lu, Q.; Kaplan, D. L. Mass Production of Biocompatible Graphene Using Silk Nanofibers. ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 2292422931,  DOI: 10.1021/acsami.8b04777
    58. 58
      Kim, H.-R.; Lee, S.-H.; Lee, K.-H. Scalable Production of Large Single-Layered Graphenes by Microwave Exfoliation ‘in Deionized Water. Carbon 2018, 134, 431438,  DOI: 10.1016/j.carbon.2018.04.014
    59. 59
      George, G.; Sisupal, S. B.; Tomy, T.; Kumaran, A.; Vadivelu, P.; Suvekbala, V.; Sivaram, S.; Ragupathy, L. Facile, Environmentally Benign and Scalable Approach to Produce Pristine Few Layers Graphene Suitable for Preparing Biocompatible Polymer Nanocomposites. Sci. Rep. 2018, 8, 11228,  DOI: 10.1038/s41598-018-28560-1
    60. 60
      González-Domínguez, J. M.; León, V.; Lucío, M. I.; Prato, M.; Vázquez, E. Production of Ready-to-Use Few-Layer Graphene in Aqueous Suspensions. Nat. Protoc. 2018, 13, 495506,  DOI: 10.1038/nprot.2017.142
    61. 61
      Yang, S.; Lohe, M. R.; Müllen, K.; Feng, X. New-Generation Graphene from Electrochemical Approaches: Production and Applications. Adv. Mater. 2016, 28, 62136221,  DOI: 10.1002/adma.201505326
    62. 62
      Gao, X.; Lowry, G. V. Progress towards Standardized and Validated Characterizations for Measuring Physicochemical Properties of Manufactured Nanomaterials Relevant to Nano Health and Safety Risks. NanoImpact 2018, 9, 1430,  DOI: 10.1016/j.impact.2017.09.002
    63. 63
      Bourdo, S. E.; Al Faouri, R.; Sleezer, R.; Nima, Z. A.; Lafont, A.; Chhetri, B. P.; Benamara, M.; Martin, B.; Salamo, G. J.; Biris, A. S. Physicochemical Characteristics of Pristine and Functionalized Graphene. J. Appl. Toxicol. 2017, 37, 12881296,  DOI: 10.1002/jat.3493
    64. 64
      Li, Y.; Fujita, M.; Boraschi, D. Endotoxin Contamination in Nanomaterials Leads to the Misinterpretation of Immunosafety Results. Front. Immunol. 2017, 8, 472,  DOI: 10.3389/fimmu.2017.00472
    65. 65
      Pumera, M.; Ambrosi, A.; Chng, E. L. K. Impurities in Graphenes and Carbon Nanotubes and Their Influence on the Redox Properties. Chem. Sci. 2012, 3, 33473355,  DOI: 10.1039/c2sc21374e
    66. 66
      Liao, K.-H.; Lin, Y.-S.; Macosko, C. W.; Haynes, C. L. Cytotoxicity of Graphene Oxide and Graphene in Human Erythrocytes and Skin Fibroblasts. ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 26072615,  DOI: 10.1021/am200428v
    67. 67
      Yang, K.; Wan, J.; Zhang, S.; Zhang, Y.; Lee, S.-T.; Liu, Z. In Vivo Pharmacokinetics, Long-Term Biodistribution, and Toxicology of PEGylated Graphene in Mice. ACS Nano 2011, 5, 516522,  DOI: 10.1021/nn1024303
    68. 68
      Duch, M. C.; Budinger, G. R. S.; Liang, Y. T.; Soberanes, S.; Urich, D.; Chiarella, S. E.; Campochiaro, L. A.; Gonzalez, A.; Chandel, N. S.; Hersam, M. C.; Mutlu, G. M. Minimizing Oxidation and Stable Nanoscale Dispersion Improves the Biocompatibility of Graphene in the Lung. Nano Lett. 2011, 11, 52015207,  DOI: 10.1021/nl202515a
    69. 69
      Pinto, A. M.; Moreira, J. A.; Magalhães, F. D.; Gonçalves, I. C. Polymer Surface Adsorption as a Strategy to Improve the Biocompatibility of Graphene Nanoplatelets. Colloids Surf., B 2016, 146, 818824,  DOI: 10.1016/j.colsurfb.2016.07.031
    70. 70
      Meng, H.; Xia, T.; George, S.; Nel, A. E. A Predictive Toxicological Paradigm for the Safety Assessment of Nanomaterials. ACS Nano 2009, 3, 16201627,  DOI: 10.1021/nn9005973
    71. 71
      Pokhrel, S.; Nel, A. E.; Mädler, L. Custom-Designed Nanomaterial Libraries for Testing Metal Oxide Toxicity. Acc. Chem. Res. 2013, 46 (3), 632641,  DOI: 10.1021/ar300032q
    72. 72
      Walkey, C. D.; Olsen, J. B.; Song, F.; Liu, R.; Guo, H.; Olsen, D. W. H.; Cohen, Y.; Emili, A.; Chan, W. C. W. Protein Corona Fingerprinting Predicts the Cellular Interaction of Gold and Silver Nanoparticles. ACS Nano 2014, 8, 24392455,  DOI: 10.1021/nn406018q
    73. 73
      Zhou, H.; Mu, Q.; Gao, N.; Liu, A.; Xing, Y.; Gao, S.; Zhang, Q.; Qu, G.; Chen, Y.; Liu, G.; Zhang, B.; Yan, B. A Nano-Combinatorial Library Strategy for the Discovery of Nanotubes with Reduced Protein-Binding, Cytotoxicity, and Immune Response. Nano Lett. 2008, 8, 859865,  DOI: 10.1021/nl0730155
    74. 74
      Li, Y.; Wang, J.; Zhao, F.; Bai, B.; Nie, G.; Nel, A. E.; Zhao, Y. Nanomaterial Libraries and Model Organisms for Rapid High-Content Analysis of Nanosafety. Natl. Sci. Rev. 2018, 5, 365388,  DOI: 10.1093/nsr/nwx120
    75. 75
      Docter, D.; Westmeier, D.; Markiewicz, M.; Stolte, S.; Knauer, S. K.; Stauber, R. H. The Nanoparticle Biomolecule Corona: Lessons Learned – Challenge Accepted?. Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 60946121,  DOI: 10.1039/C5CS00217F
    76. 76
      Bussy, C.; Kostarelos, K. Culture Media Critically Influence Graphene Oxide Effects on Plasma Membranes. Chem. 2017, 2, 322323,  DOI: 10.1016/j.chempr.2017.01.015
    77. 77
      Chen, R.; Riviere, J. E. Biological Surface Adsorption Index of Nanomaterials: Modelling Surface Interactions of Nanomaterials with Biomolecules. Adv. Exp. Med. Biol. 2017, 947, 207253,  DOI: 10.1007/978-3-319-47754-1_8
    78. 78
      Graham, U. M.; Jacobs, G.; Yokel, R. A.; Davis, B. H.; Dozier, A. K.; Birch, M. E.; Tseng, M. T.; Oberdörster, G.; Elder, A.; DeLouise, L. From Dose to Response: In Vivo Nanoparticle Processing and Potential Toxicity. Adv. Exp. Med. Biol. 2017, 947, 71100,  DOI: 10.1007/978-3-319-47754-1_4
    79. 79
      Zhang, D.; Zhang, Z.; Liu, Y.; Chu, M.; Yang, C.; Li, W.; Shao, Y.; Yue, Y.; Xu, R. The Short- and Long-Term Effects of Orally Administered High-Dose Reduced Graphene Oxide Nanosheets on Mouse Behaviors. Biomaterials 2015, 68, 100113,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2015.07.060
    80. 80
      Yang, K.; Gong, H.; Shi, X.; Wan, J.; Zhang, Y.; Liu, Z. In Vivo Biodistribution and Toxicology of Functionalized Nano-Graphene Oxide in Mice after Oral and Intraperitoneal Administration. Biomaterials 2013, 34, 27872795,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2013.01.001
    81. 81
      Kucki, M.; Diener, L.; Bohmer, N.; Hirsch, C.; Krug, H. F.; Palermo, V.; Wick, P. Uptake of Label-Free Graphene Oxide by Caco-2 Cells Is Dependent on the Cell Differentiation Status. J. Nanobiotechnol. 2017, 15, 46,  DOI: 10.1186/s12951-017-0280-7
    82. 82
      Li, B.; Yang, J.; Huang, Q.; Zhang, Y.; Peng, C.; Zhang, Y.; He, Y.; Shi, J.; Li, W.; Hu, J.; Fan, C. Biodistribution and Pulmonary Toxicity of Intratracheally Instilled Graphene Oxide in Mice. NPG Asia Mater. 2013, 5, e44e44,  DOI: 10.1038/am.2013.7
    83. 83
      Mao, L.; Hu, M.; Pan, B.; Xie, Y.; Petersen, E. J. Biodistribution and Toxicity of Radio-Labeled Few Layer Graphene in Mice after Intratracheal Instillation. Part. Fibre Toxicol. 2015, 13, 7,  DOI: 10.1186/s12989-016-0120-1
    84. 84
      Czarny, B.; Georgin, D.; Berthon, F.; Plastow, G.; Pinault, M.; Patriarche, G.; Thuleau, A.; L’Hermite, M. M.; Taran, F.; Dive, V. Carbon Nanotube Translocation to Distant Organs after Pulmonary Exposure: Insights from in Situ 14 C-Radiolabeling and Tissue Radioimaging. ACS Nano 2014, 8, 57155724,  DOI: 10.1021/nn500475u
    85. 85
      Sydlik, S. A.; Jhunjhunwala, S.; Webber, M. J.; Anderson, D. G.; Langer, R. In Vivo Compatibility of Graphene Oxide with Differing Oxidation States. ACS Nano 2015, 9, 38663874,  DOI: 10.1021/acsnano.5b01290
    86. 86
      Kurantowicz, N.; Strojny, B.; Sawosz, E.; Jaworski, S.; Kutwin, M.; Grodzik, M.; Wierzbicki, M.; Lipińska, L.; Mitura, K.; Chwalibog, A. Biodistribution of a High Dose of Diamond, Graphite, and Graphene Oxide Nanoparticles After Multiple Intraperitoneal Injections in Rats. Nanoscale Res. Lett. 2015, 10, 398,  DOI: 10.1186/s11671-015-1107-9
    87. 87
      Syama, S.; Paul, W.; Sabareeswaran, A.; Mohanan, P. V. Raman Spectroscopy for the Detection of Organ Distribution and Clearance of PEGylated Reduced Graphene Oxide and Biological Consequences. Biomaterials 2017, 131, 121130,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2017.03.043
    88. 88
      Blanco, E.; Shen, H.; Ferrari, M. Principles of Nanoparticle Design for Overcoming Biological Barriers to Drug Delivery. Nat. Biotechnol. 2015, 33, 941951,  DOI: 10.1038/nbt.3330
    89. 89
      Qu, G.; Wang, X.; Liu, Q.; Liu, R.; Yin, N.; Ma, J.; Chen, L.; He, J.; Liu, S.; Jiang, G. The Ex Vivo and in Vivo Biological Performances of Graphene Oxide and the Impact of Surfactant on Graphene Oxide’s Biocompatibility. J. Environ. Sci. 2013, 25, 873881,  DOI: 10.1016/S1001-0742(12)60252-6
    90. 90
      Wen, K.-P.; Chen, Y.-C.; Chuang, C.-H.; Chang, H.-Y.; Lee, C.-Y.; Tai, N.-H. Accumulation and Toxicity of Intravenously-Injected Functionalized Graphene Oxide in Mice. J. Appl. Toxicol. 2015, 35, 12111218,  DOI: 10.1002/jat.3187
    91. 91
      Girish, C. M.; Sasidharan, A.; Gowd, G. S.; Nair, S.; Koyakutty, M. Confocal Raman Imaging Study Showing Macrophage Mediated Biodegradation of Graphene In Vivo. Adv. Healthcare Mater. 2013, 2, 14891500,  DOI: 10.1002/adhm.201200489
    92. 92
      Li, B.; Zhang, X.; Yang, J.; Zhang, Y.; Li, W.; Fan, C.; Huang, Q. Influence of Polyethylene Glycol Coating On Biodistribution and Toxicity of Nanoscale Graphene Oxide in Mice after Intravenous Injection. Int. J. Nanomed. 2014, 9, 46974707,  DOI: 10.2147/IJN.S66591
    93. 93
      Sasidharan, A.; Swaroop, S.; Koduri, C. K.; Girish, C. M.; Chandran, P.; Panchakarla, L. S.; Somasundaram, V. H.; Gowd, G. S.; Nair, S.; Koyakutty, M. Comparative in Vivo Toxicity, Organ Biodistribution and Immune Response of Pristine, Carboxylated and PEGylated Few-Layer Graphene Sheets in Swiss Albino Mice: A Three Month Study. Carbon 2015, 95, 511524,  DOI: 10.1016/j.carbon.2015.08.074
    94. 94
      Liu, J.-H.; Yang, S.-T.; Wang, H.; Chang, Y.; Cao, A.; Liu, Y. Effect of Size and Dose on the Biodistribution of Graphene Oxide in Mice. Nanomedicine 2012, 7, 18011812,  DOI: 10.2217/nnm.12.60
    95. 95
      Jasim, D. A.; Ménard-Moyon, C.; Bégin, D.; Bianco, A.; Kostarelos, K. Tissue Distribution and Urinary Excretion of Intravenously Administered Chemically Functionalized Graphene Oxide Sheets. Chem. Sci. 2015, 6, 39523964,  DOI: 10.1039/C5SC00114E
    96. 96
      Oberdörster, G.; Oberdörster, E.; Oberdörster, J. Nanotoxicology: An Emerging Discipline Evolving from Studies of Ultrafine Particles. Environ. Health Perspect. 2005, 113, 823839,  DOI: 10.1289/ehp.7339
    97. 97
      Stone, V.; Miller, M. R.; Clift, M. J. D.; Elder, A.; Mills, N. L.; Møller, P.; Schins, R. P. F.; Vogel, U.; Kreyling, W. G.; Alstrup Jensen, K.; Kuhlbusch, T. A. J.; Schwarze, P. E.; Hoet, P.; Pietroiusti, A.; De Vizcaya-Ruiz, A.; Baeza-Squiban, A.; Teixeira, J. P.; Tran, C. L.; Cassee, F. R. Nanomaterials Versus Ambient Ultrafine Particles: An Opportunity to Exchange Toxicology Knowledge. Environ. Health Perspect. 2017, 125, 106002,  DOI: 10.1289/EHP424
    98. 98
      Schreiver, I.; Hesse, B.; Seim, C.; Castillo-Michel, H.; Villanova, J.; Laux, P.; Dreiack, N.; Penning, R.; Tucoulou, R.; Cotte, M.; Luch, A. Synchrotron-Based ν-XRF Mapping and μ-FTIR Microscopy Enable to Look into the Fate and Effects of Tattoo Pigments in Human Skin. Sci. Rep. 2017, 7, 11395,  DOI: 10.1038/s41598-017-11721-z
    99. 99
      Fadeel, B.; Pietroiusti, A.; Shvedova, A. A. Adverse Effects of Engineered Nanomaterials : Exposure, Toxicology, and Impact on Human Health; 2nd ed. Elsevier, Amsterdam, The Netherlands, 2017.
    100. 100
      Bhattacharya, K.; Andón, F. T.; El-Sayed, R.; Fadeel, B. Mechanisms of Carbon Nanotube-Induced Toxicity: Focus on Pulmonary Inflammation. Adv. Drug Delivery Rev. 2013, 65, 20872097,  DOI: 10.1016/j.addr.2013.05.012
    101. 101
      Orecchioni, M.; Ménard-Moyon, C.; Delogu, L. G.; Bianco, A. Graphene and the Immune System: Challenges and Potentiality. Adv. Drug Delivery Rev. 2016, 105, 163175,  DOI: 10.1016/j.addr.2016.05.014
    102. 102
      Russier, J.; Treossi, E.; Scarsi, A.; Perrozzi, F.; Dumortier, H.; Ottaviano, L.; Meneghetti, M.; Palermo, V.; Bianco, A. Evidencing the Mask Effect of Graphene Oxide: A Comparative Study on Primary Human and Murine Phagocytic Cells. Nanoscale 2013, 5, 1123411247,  DOI: 10.1039/c3nr03543c
    103. 103
      Yue, H.; Wei, W.; Yue, Z.; Wang, B.; Luo, N.; Gao, Y.; Ma, D.; Ma, G.; Su, Z. The Role of the Lateral Dimension of Graphene Oxide in the Regulation of Cellular Responses. Biomaterials 2012, 33, 40134021,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2012.02.021
    104. 104
      Ma, J.; Liu, R.; Wang, X.; Liu, Q.; Chen, Y.; Valle, R. P.; Zuo, Y. Y.; Xia, T.; Liu, S. Crucial Role of Lateral Size for Graphene Oxide in Activating Macrophages and Stimulating Pro-Inflammatory Responses in Cells and Animals. ACS Nano 2015, 9, 1049810515,  DOI: 10.1021/acsnano.5b04751
    105. 105
      Palomäki, J.; Välimäki, E.; Sund, J.; Vippola, M.; Clausen, P. A.; Jensen, K. A.; Savolainen, K.; Matikainen, S.; Alenius, H. Long, Needle-like Carbon Nanotubes and Asbestos Activate the NLRP3 Inflammasome through a Similar Mechanism. ACS Nano 2011, 5, 68616870,  DOI: 10.1021/nn200595c
    106. 106
      Wang, X.; Duch, M. C.; Mansukhani, N.; Ji, Z.; Liao, Y.-P.; Wang, M.; Zhang, H.; Sun, B.; Chang, C. H.; Li, R.; Lin, S.; Meng, H.; Xia, T.; Hersam, M. C.; Nel, A. E. Use of a Pro-Fibrogenic Mechanism-Based Predictive Toxicological Approach for Tiered Testing and Decision Analysis of Carbonaceous Nanomaterials. ACS Nano 2015, 9, 30323043,  DOI: 10.1021/nn507243w
    107. 107
      Sun, B.; Wang, X.; Ji, Z.; Wang, M.; Liao, Y.-P.; Chang, C. H.; Li, R.; Zhang, H.; Nel, A. E.; Xia, T. NADPH Oxidase-Dependent NLRP3 Inflammasome Activation and Its Important Role in Lung Fibrosis by Multiwalled Carbon Nanotubes. Small 2015, 11, 20872097,  DOI: 10.1002/smll.201402859
    108. 108
      Yang, M.; Flavin, K.; Kopf, I.; Radics, G.; Hearnden, C. H. A.; McManus, G. J.; Moran, B.; Villalta-Cerdas, A.; Echegoyen, L. A.; Giordani, S.; Lavelle, E. C. Functionalization of Carbon Nanoparticles Modulates Inflammatory Cell Recruitment and NLRP3 Inflammasome Activation. Small 2013, 9, 41944206,  DOI: 10.1002/smll.201300481
    109. 109
      Andón, F. T.; Mukherjee, S. P.; Gessner, I.; Wortmann, L.; Xiao, L.; Hultenby, K.; Shvedova, A. A.; Mathur, S.; Fadeel, B. Hollow Carbon Spheres Trigger Inflammasome-Dependent IL-1β Secretion in Macrophages. Carbon 2017, 113, 243251,  DOI: 10.1016/j.carbon.2016.11.049
    110. 110
      De Gregorio, E.; Tritto, E.; Rappuoli, R. Alum Adjuvanticity: Unraveling a Century Old Mystery. Eur. J. Immunol. 2008, 38, 20682071,  DOI: 10.1002/eji.200838648
    111. 111
      Mukherjee, S. P.; Bottini, M.; Fadeel, B. Graphene and the Immune System: A Romance of Many Dimensions. Front. Immunol. 2017, 8, 673,  DOI: 10.3389/fimmu.2017.00673
    112. 112
      Li, R.; Guiney, L. M.; Chang, C. H.; Mansukhani, N. D.; Ji, Z.; Wang, X.; Liao, Y.-P.; Jiang, W.; Sun, B.; Hersam, M. C.; Nel, A. E.; Xia, T. Surface Oxidation of Graphene Oxide Determines Membrane Damage, Lipid Peroxidation, and Cytotoxicity in Macrophages in a Pulmonary Toxicity Model. ACS Nano 2018, 12, 13901402,  DOI: 10.1021/acsnano.7b07737
    113. 113
      Chen, G.-Y.; Yang, H.-J.; Lu, C.-H.; Chao, Y.-C.; Hwang, S.-M.; Chen, C.-L.; Lo, K.-W.; Sung, L.-Y.; Luo, W.-Y.; Tuan, H.-Y.; Hu, Y. C. Simultaneous Induction of Autophagy and Toll-like Receptor Signaling Pathways by Graphene Oxide. Biomaterials 2012, 33, 65596569,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2012.05.064
    114. 114
      Qu, G.; Liu, S.; Zhang, S.; Wang, L.; Wang, X.; Sun, B.; Yin, N.; Gao, X.; Xia, T.; Chen, J.-J.; Jiang, G.-B. Graphene Oxide Induces Toll-like Receptor 4 (TLR4)-Dependent Necrosis in Macrophages. ACS Nano 2013, 7, 57325745,  DOI: 10.1021/nn402330b
    115. 115
      Mukherjee, S. P.; Bondarenko, O.; Kohonen, P.; Andón, F. T.; Brzicová, T.; Gessner, I.; Mathur, S.; Bottini, M.; Calligari, P.; Stella, L.; Kisin, E.; Shvedova, A.; Autio, R.; Salminen-Mankonen, H.; Lahesmaa, R.; Fadeel, B. Macrophage Sensing of Single-Walled Carbon Nanotubes via Toll-like Receptors. Sci. Rep. 2018, 8, 1115,  DOI: 10.1038/s41598-018-19521-9
    116. 116
      Barth, N. D.; Marwick, J. A.; Vendrell, M.; Rossi, A. G.; Dransfield, I. The ″Phagocytic Synapse″ and Clearance of Apoptotic Cells. Front. Immunol. 2017, 8, 1708,  DOI: 10.3389/fimmu.2017.01708
    117. 117
      Sosale, N. G.; Spinler, K. R.; Alvey, C.; Discher, D. E. Macrophage Engulfment of a Cell or Nanoparticle Is Regulated by Unavoidable Opsonization, a Species-Specific ‘Marker of Self’ CD47, and Target Physical Properties. Curr. Opin. Immunol. 2015, 35, 107112,  DOI: 10.1016/j.coi.2015.06.013
    118. 118
      Hu, W.; Peng, C.; Lv, M.; Li, X.; Zhang, Y.; Chen, N.; Fan, C.; Huang, Q. Protein Corona-Mediated Mitigation of Cytotoxicity of Graphene Oxide. ACS Nano 2011, 5, 36933700,  DOI: 10.1021/nn200021j
    119. 119
      Chong, Y.; Ge, C.; Yang, Z.; Garate, J. A.; Gu, Z.; Weber, J. K.; Liu, J.; Zhou, R. Reduced Cytotoxicity of Graphene Nanosheets Mediated by Blood-Protein Coating. ACS Nano 2015, 9, 57135724,  DOI: 10.1021/nn5066606
    120. 120
      Xu, M.; Zhu, J.; Wang, F.; Xiong, Y.; Wu, Y.; Wang, Q.; Weng, J.; Zhang, Z.; Chen, W.; Liu, S. Improved In Vitro and In Vivo Biocompatibility of Graphene Oxide through Surface Modification: Poly(Acrylic Acid)-Functionalization Is Superior to PEGylation. ACS Nano 2016, 10, 32673281,  DOI: 10.1021/acsnano.6b00539
    121. 121
      Belling, J. N.; Jackman, J. A.; Yorulmaz Avsar, S.; Park, J. H.; Wang, Y.; Potroz, M. G.; Ferhan, A. R.; Weiss, P. S.; Cho, N.-J. Stealth Immune Properties of Graphene Oxide Enabled by Surface-Bound Complement Factor H. ACS Nano 2016, 10, 1016110172,  DOI: 10.1021/acsnano.6b05409
    122. 122
      Matesanz, M.-C.; Vila, M.; Feito, M.-J.; Linares, J.; Gonçalves, G.; Vallet-Regi, M.; Marques, P.-A. A. P.; Portolés, M.-T. The Effects of Graphene Oxide Nanosheets Localized on F-Actin Filaments on Cell-Cycle Alterations. Biomaterials 2013, 34, 15621569,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2012.11.001
    123. 123
      Feito, M. J.; Vila, M.; Matesanz, M. C.; Linares, J.; Gonçalves, G.; Marques, P. A. A. P.; Vallet-Regí, M.; Rojo, J. M.; Portolés, M. T. In Vitro Evaluation of Graphene Oxide Nanosheets on Immune Function. J. Colloid Interface Sci. 2014, 432, 221228,  DOI: 10.1016/j.jcis.2014.07.004
    124. 124
      Luo, N.; Ni, D.; Yue, H.; Wei, W.; Ma, G. Surface-Engineered Graphene Navigate Divergent Biological Outcomes toward Macrophages. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 52395247,  DOI: 10.1021/am5084607
    125. 125
      Luo, N.; Weber, J. K.; Wang, S.; Luan, B.; Yue, H.; Xi, X.; Du, J.; Yang, Z.; Wei, W.; Zhou, R.; Ma, G. PEGylated Graphene Oxide Elicits Strong Immunological Responses despite Surface Passivation. Nat. Commun. 2017, 8, 14537,  DOI: 10.1038/ncomms14537
    126. 126
      Wiemann, M.; Vennemann, A.; Sauer, U. G.; Wiench, K.; Ma-Hock, L.; Landsiedel, R. An in Vitro Alveolar Macrophage Assay for Predicting the Short-Term Inhalation Toxicity of Nanomaterials. J. Nanobiotechnol. 2016, 14, 16,  DOI: 10.1186/s12951-016-0164-2
    127. 127
      Mukherjee, S. P.; Lazzaretto, B.; Hultenby, K.; Newman, L.; Rodrigues, A. F.; Lozano, N.; Kostarelos, K.; Malmberg, P.; Fadeel, B. Graphene Oxide Elicits Membrane Lipid Changes and Neutrophil Extracellular Trap Formation. Chem. 2018, 4, 334358,  DOI: 10.1016/j.chempr.2017.12.017
    128. 128
      Russier, J.; León, V.; Orecchioni, M.; Hirata, E.; Virdis, P.; Fozza, C.; Sgarrella, F.; Cuniberti, G.; Prato, M.; Vázquez, E.; Bianco, A.; Delogu, L. G. Few-Layer Graphene Kills Selectively Tumor Cells from Myelomonocytic Leukemia Patients. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 30143019,  DOI: 10.1002/anie.201700078
    129. 129
      Zhou, H.; Zhao, K.; Li, W.; Yang, N.; Liu, Y.; Chen, C.; Wei, T. The Interactions between Pristine Graphene and Macrophages and the Production of Cytokines/Chemokines via TLR- and NF-ΚB-Related Signaling Pathways. Biomaterials 2012, 33, 69336942,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2012.06.064
    130. 130
      Li, Y.; Liu, Y.; Fu, Y.; Wei, T.; Le Guyader, L.; Gao, G.; Liu, R.-S.; Chang, Y.-Z.; Chen, C. The Triggering of Apoptosis in Macrophages by Pristine Graphene through the MAPK and TGF-Beta Signaling Pathways. Biomaterials 2012, 33, 402411,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2011.09.091
    131. 131
      Sasidharan, A.; Panchakarla, L. S.; Sadanandan, A. R.; Ashokan, A.; Chandran, P.; Girish, C. M.; Menon, D.; Nair, S. V.; Rao, C. N. R.; Koyakutty, M. Hemocompatibility and Macrophage Response of Pristine and Functionalized Graphene. Small 2012, 8, 12511263,  DOI: 10.1002/smll.201102393
    132. 132
      Figarol, A.; Pourchez, J.; Boudard, D.; Forest, V.; Akono, C.; Tulliani, J.-M.; Lecompte, J.-P.; Cottier, M.; Bernache-Assollant, D.; Grosseau, P. In Vitro Toxicity of Carbon Nanotubes, Nano-Graphite and Carbon Black, Similar Impacts of Acid Functionalization. Toxicol. In Vitro 2015, 30, 476485,  DOI: 10.1016/j.tiv.2015.09.014
    133. 133
      Li, Y.; Yuan, H.; von dem Bussche, A.; Creighton, M.; Hurt, R. H.; Kane, A. B.; Gao, H. Graphene Microsheets Enter Cells through Spontaneous Membrane Penetration at Edge Asperities and Corner Sites. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 1229512300,  DOI: 10.1073/pnas.1222276110
    134. 134
      Orecchioni, M.; Bedognetti, D.; Newman, L.; Fuoco, C.; Spada, F.; Hendrickx, W.; Marincola, F. M.; Sgarrella, F.; Rodrigues, A. F.; Ménard-Moyon, C.; Cesareni, G.; Kostarelos, K.; Bianco, A.; Delogu, L. G. Single-Cell Mass Cytometry and Transcriptome Profiling Reveal the Impact of Graphene on Human Immune Cells. Nat. Commun. 2017, 8, 1109,  DOI: 10.1038/s41467-017-01015-3
    135. 135
      Kotchey, G. P.; Allen, B. L.; Vedala, H.; Yanamala, N.; Kapralov, A. A.; Tyurina, Y. Y.; Klein-Seetharaman, J.; Kagan, V. E.; Star, A. The Enzymatic Oxidation of Graphene Oxide. ACS Nano 2011, 5, 20982108,  DOI: 10.1021/nn103265h
    136. 136
      Zhang, C.; Chen, S.; Alvarez, P. J. J.; Chen, W. Reduced Graphene Oxide Enhances Horseradish Peroxidase Stability by Serving as Radical Scavenger and Redox Mediator. Carbon 2015, 94, 531538,  DOI: 10.1016/j.carbon.2015.07.036
    137. 137
      Li, Y.; Feng, L.; Shi, X.; Wang, X.; Yang, Y.; Yang, K.; Liu, T.; Yang, G.; Liu, Z. Surface Coating-Dependent Cytotoxicity and Degradation of Graphene Derivatives: Towards the Design of Non-Toxic, Degradable Nano-Graphene. Small 2014, 10, 15441554,  DOI: 10.1002/smll.201303234
    138. 138
      Kurapati, R.; Bonachera, F.; Russier, J.; Sureshbabu, A. R.; Ménard-Moyon, C.; Kostarelos, K.; Bianco, A. Covalent Chemical Functionalization Enhances the Biodegradation of Graphene Oxide. 2D Mater. 2018, 5, 015020,  DOI: 10.1088/2053-1583/aa8f0a
    139. 139
      Kurapati, R.; Russier, J.; Squillaci, M. A.; Treossi, E.; Ménard-Moyon, C.; Del Rio-Castillo, A. E.; Vazquez, E.; Samorì, P.; Palermo, V.; Bianco, A. Dispersibility-Dependent Biodegradation of Graphene Oxide by Myeloperoxidase. Small 2015, 11, 39853994,  DOI: 10.1002/smll.201500038
    140. 140
      Mukherjee, S. P.; Gliga, A. R.; Lazzaretto, B.; Brandner, B.; Fielden, M.; Vogt, C.; Newman, L.; Rodrigues, A. F.; Shao, W.; Fournier, P. M.; Toprak, M. S.; Star, A.; Kostarelos, K.; Bhattacharya, K.; Fadeel, B. Graphene Oxide Is Degraded by Neutrophils and the Degradation Products Are Non-Genotoxic. Nanoscale 2018, 10, 11801188,  DOI: 10.1039/C7NR03552G
    141. 141
      Shvedova, A. A.; Kapralov, A. A.; Feng, W. H.; Kisin, E. R.; Murray, A. R.; Mercer, R. R.; St. Croix, C. M.; Lang, M. A.; Watkins, S. C.; Konduru, N. V.; Allen, B. L.; Conroy, J.; Kotchey, G. P.; Mohamed, B. M.; Meade, A. D.; Volkov, Y.; Star, A.; Fadeel, B.; Kagan, V. E. Impaired Clearance and Enhanced Pulmonary Inflammatory/Fibrotic Response to Carbon Nanotubes in Myeloperoxidase-Deficient Mice. PLoS One 2012, 7, e30923,  DOI: 10.1371/journal.pone.0030923
    142. 142
      Kagan, V. E.; Kapralov, A. A.; St. Croix, C. M.; Watkins, S. C.; Kisin, E. R.; Kotchey, G. P.; Balasubramanian, K.; Vlasova, I. I.; Yu, J.; Kim, K.; Seo, W.; Mallampalli, R. K.; Star, A.; Shvedova, A. A. Lung Macrophages “Digest” Carbon Nanotubes Using a Superoxide/Peroxynitrite Oxidative Pathway. ACS Nano 2014, 8, 56105621,  DOI: 10.1021/nn406484b
    143. 143
      Elgrabli, D.; Dachraoui, W.; Ménard-Moyon, C.; Liu, X. J.; Bégin, D.; Bégin-Colin, S.; Bianco, A.; Gazeau, F.; Alloyeau, D. Carbon Nanotube Degradation in Macrophages: Live Nanoscale Monitoring and Understanding of Biological Pathway. ACS Nano 2015, 9, 1011310124,  DOI: 10.1021/acsnano.5b03708
    144. 144
      Bai, H.; Jiang, W.; Kotchey, G. P.; Saidi, W. A.; Bythell, B. J.; Jarvis, J. M.; Marshall, A. G.; Robinson, R. A. S.; Star, A. Insight into the Mechanism of Graphene Oxide Degradation via the Photo-Fenton Reaction. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 1051910529,  DOI: 10.1021/jp503413s
    145. 145
      Newman, L.; Lozano, N.; Zhang, M.; Iijima, S.; Yudasaka, M.; Bussy, C.; Kostarelos, K. Hypochlorite Degrades 2D Graphene Oxide Sheets Faster than 1D Oxidised Carbon Nanotubes and Nanohorns. npj 2D Mater Appl. 2017, 1, 39,  DOI: 10.1038/s41699-017-0041-3
    146. 146
      Lalwani, G.; Xing, W.; Sitharaman, B. Enzymatic Degradation of Oxidized and Reduced Graphene Nanoribbons by Lignin Peroxidase. J. Mater. Chem. B 2014, 2, 63546362,  DOI: 10.1039/C4TB00976B
    147. 147
      Liu, L.; Zhu, C.; Fan, M.; Chen, C.; Huang, Y.; Hao, Q.; Yang, J.; Wang, H.; Sun, D. Oxidation and Degradation of Graphitic Materials by Naphthalene-Degrading Bacteria. Nanoscale 2015, 7, 1361913628,  DOI: 10.1039/C5NR02502H
    148. 148
      Zhang, Y.; Bai, Y.; Jia, J.; Gao, N.; Li, Y.; Zhang, R.; Jiang, G.; Yan, B. Perturbation of Physiological Systems by Nanoparticles. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 37623809,  DOI: 10.1039/C3CS60338E
    149. 149
      Pelin, M.; Sosa, S.; Prato, M.; Tubaro, A. Occupational Exposure to Graphene Based Nanomaterials: Risk Assessment. Nanoscale 2018, 10, 1589415903,  DOI: 10.1039/C8NR04950E
    150. 150
      Kenry, K.; Loh, K. P.; Lim, C. T. Molecular Interactions of Graphene Oxide with Human Blood Plasma Proteins. Nanoscale 2016, 8, 94259441,  DOI: 10.1039/C6NR01697A
    151. 151
      Mondal, S.; Thirupathi, R.; Rao, L. P.; Atreya, H. S. Unraveling the Dynamic Nature of Protein–graphene Oxide Interactions. RSC Adv. 2016, 6, 5253952548,  DOI: 10.1039/C6RA03759C
    152. 152
      Eedy, D. J. Carbon-Fibre-Induced Airborne Irritant Contact Dermatitis. Contact Dermatitis 1996, 35, 362363,  DOI: 10.1111/j.1600-0536.1996.tb02418.x
    153. 153
      Shvedova, A.; Castranova, V.; Kisin, E.; Schwegler-Berry, D.; Murray, A.; Gandelsman, V.; Maynard, A.; Baron, P. Exposure to Carbon Nanotube Material: Assessment of Nanotube Cytotoxicity Using Human Keratinocyte Cells. J. Toxicol. Environ. Health, Part A 2003, 66, 19091926,  DOI: 10.1080/713853956
    154. 154
      Pelin, M.; Fusco, L.; León, V.; Martín, C.; Criado, A.; Sosa, S.; Vázquez, E.; Tubaro, A.; Prato, M. Differential Cytotoxic Effects of Graphene and Graphene Oxide on Skin Keratinocytes. Sci. Rep. 2017, 7, 40572,  DOI: 10.1038/srep40572
    155. 155
      Pelin, M.; Fusco, L.; Martín, C.; Sosa, S.; Frontiñán-Rubio, J.; González-Domínguez, J. M.; Durán-Prado, M.; Vázquez, E.; Prato, M.; Tubaro, A. Graphene and Graphene Oxide Induce ROS Production in Human HaCaT Skin Keratinocytes: The Role of Xanthine Oxidase and NADH Dehydrogenase. Nanoscale 2018, 10, 1182011830,  DOI: 10.1039/C8NR02933D
    156. 156
      Erf, G. F.; Falcon, D. M.; Sullivan, K. S.; Bourdo, S. E. T Lymphocytes Dominate Local Leukocyte Infiltration in Response to Intradermal Injection of Functionalized Graphene-Based Nanomaterial. J. Appl. Toxicol. 2017, 37, 13171324,  DOI: 10.1002/jat.3492
    157. 157
      Ou, L.; Song, B.; Liang, H.; Liu, J.; Feng, X.; Deng, B.; Sun, T.; Shao, L. Toxicity of Graphene-Family Nanoparticles: A General Review of the Origins and Mechanisms. Part. Part. Fibre Toxicol. 2016, 13, 57,  DOI: 10.1186/s12989-016-0168-y
    158. 158
      Roberts, J. R.; Mercer, R. R.; Stefaniak, A. B.; Seehra, M. S.; Geddam, U. K.; Chaudhuri, I. S.; Kyrlidis, A.; Kodali, V. K.; Sager, T.; Kenyon, A.; Bilgesu, S. A.; Eye, T.; Scabilloni, J. F.; Leonard, S. S.; Fix, N. R.; Schwegler-Berry, D.; Farris, B. Y.; Wolfarth, M. G.; Porter, D. W.; Castranova, V. Evaluation of Pulmonary and Systemic Toxicity Following Lung Exposure to Graphite Nanoplates: A Member of the Graphene-Based Nanomaterial Family. Part. Part. Fibre Toxicol. 2015, 13, 34,  DOI: 10.1186/s12989-016-0145-5
    159. 159
      Schinwald, A.; Murphy, F. A.; Jones, A.; MacNee, W.; Donaldson, K. Graphene-Based Nanoplatelets: A New Risk to the Respiratory System as a Consequence of Their Unusual Aerodynamic Properties. ACS Nano 2012, 6, 736746,  DOI: 10.1021/nn204229f
    160. 160
      Schinwald, A.; Murphy, F.; Askounis, A.; Koutsos, V.; Sefiane, K.; Donaldson, K.; Campbell, C. J. Minimal Oxidation and Inflammogenicity of Pristine Graphene with Residence in the Lung. Nanotoxicology 2014, 8, 824832,  DOI: 10.3109/17435390.2013.831502
    161. 161
      Park, E.-J.; Lee, G.-H.; Han, B. S.; Lee, B.-S.; Lee, S.; Cho, M.-H.; Kim, J.-H.; Kim, D.-W. Toxic Response of Graphene Nanoplatelets in Vivo and in Vitro. Arch. Toxicol. 2015, 89, 15571568,  DOI: 10.1007/s00204-014-1303-x
    162. 162
      Park, E.-J.; Lee, S. J.; Lee, K.; Choi, Y. C.; Lee, B.-S.; Lee, G.-H.; Kim, D.-W. Pulmonary Persistence of Graphene Nanoplatelets May Disturb Physiological and Immunological Homeostasis. J. Appl. Toxicol. 2017, 37, 296309,  DOI: 10.1002/jat.3361
    163. 163
      Shin, J. H.; Han, S. G.; Kim, J. K.; Kim, B. W.; Hwang, J. H.; Lee, J. S.; Lee, J. H.; Baek, J. E.; Kim, T. G.; Kim, K. S.; Lee, H. S.; Song, N. W.; Ahn, K.; Yu, I. J. 5-Day Repeated Inhalation and 28-Day Post-Exposure Study of Graphene. Nanotoxicology 2015, 9, 10231031,  DOI: 10.3109/17435390.2014.998306
    164. 164
      Kim, J. K.; Shin, J. H.; Lee, J. S.; Hwang, J. H.; Lee, J. H.; Baek, J. E.; Kim, T. G.; Kim, B. W.; Kim, J. S.; Lee, G. H.; Ahn, K.; Han, S. G.; Bello, D.; Yu, I. J. 28-Day Inhalation Toxicity of Graphene Nanoplatelets in Sprague-Dawley Rats. Nanotoxicology 2016, 10, 891901,  DOI: 10.3109/17435390.2015.1133865
    165. 165
      Lee, J. K.; Jeong, A. Y.; Bae, J.; Seok, J. H.; Yang, J.-Y.; Roh, H. S.; Jeong, J.; Han, Y.; Jeong, J.; Cho, W.-S. The Role of Surface Functionalization on the Pulmonary Inflammogenicity and Translocation into Mediastinal Lymph Nodes of Graphene Nanoplatelets in Rats. Arch. Toxicol. 2017, 91, 667676,  DOI: 10.1007/s00204-016-1706-y
    166. 166
      Bengtson, S.; Knudsen, K. B.; Kyjovska, Z. O.; Berthing, T.; Skaug, V.; Levin, M.; Koponen, I. K.; Shivayogimath, A.; Booth, T. J.; Alonso, B.; Pesquera, A.; Zurutuza, A.; Thomsen, B. L.; Troelsen, J. T.; Jacobsen, N. R.; Vogel, U. Differences in Inflammation and Acute Phase Response but Similar Genotoxicity in Mice Following Pulmonary Exposure to Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide. PLoS One 2017, 12, e0178355,  DOI: 10.1371/journal.pone.0178355
    167. 167
      Bengtson, S.; Kling, K.; Madsen, A. M.; Noergaard, A. W.; Jacobsen, N. R.; Clausen, P. A.; Alonso, B.; Pesquera, A.; Zurutuza, A.; Ramos, R.; Okuno, H.; Dijon, J.; Wallin, H.; Vogel, U. No Cytotoxicity or Genotoxicity of Graphene and Graphene Oxide in Murine Lung Epithelial FE1 Cells in Vitro. Environ. Mol. Mutagen. 2016, 57, 469482,  DOI: 10.1002/em.22017
    168. 168
      Poulsen, S. S.; Jackson, P.; Kling, K.; Knudsen, K. B.; Skaug, V.; Kyjovska, Z. O.; Thomsen, B. L.; Clausen, P. A.; Atluri, R.; Berthing, T.; Bengtson, S.; Wolff, H.; Jensen, K. A.; Wallin, H.; Vogel, U. Multi-Walled Carbon Nanotube Physicochemical Properties Predict Pulmonary Inflammation and Genotoxicity. Nanotoxicology 2016, 10, 12631275,  DOI: 10.1080/17435390.2016.1202351
    169. 169
      Poulsen, S. S.; Saber, A. T.; Williams, A.; Andersen, O.; Købler, C.; Atluri, R.; Pozzebon, M. E.; Mucelli, S. P.; Simion, M.; Rickerby, D.; Mortensen, A.; Jackson, P.; Kyjovska, Z. O.; Mølhave, K.; Jacobsen, N. R.; Jensen, K. A.; Yauk, C. L.; Wallin, H.; Halappanavar, S.; Vogel, U. MWCNTs of Different Physicochemical Properties Cause Similar Inflammatory Responses, but Differences in Transcriptional and Histological Markers of Fibrosis in Mouse Lungs. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2015, 284, 1632,  DOI: 10.1016/j.taap.2014.12.011
    170. 170
      Vranic, S.; Rodrigues, A. F.; Buggio, M.; Newman, L.; White, M. R. H.; Spiller, D. G.; Bussy, C.; Kostarelos, K. Live Imaging of Label-Free Graphene Oxide Reveals Critical Factors Causing Oxidative-Stress-Mediated Cellular Responses. ACS Nano 2018, 12, 13731389,  DOI: 10.1021/acsnano.7b07734
    171. 171
      Drasler, B.; Kucki, M.; Delhaes, F.; Buerki-Thurnherr, T.; Vanhecke, D.; Korejwo, D.; Chortarea, S.; Barosova, H.; Hirsch, C.; Petri-Fink, A.; Rothen-Rutishauser, B.; Wick, P. Single Exposure to Aerosolized Graphene Oxide and Graphene Nanoplatelets Did Not Initiate an Acute Biological Response in a 3D Human Lung Model. Carbon 2018, 137, 125135,  DOI: 10.1016/j.carbon.2018.05.012
    172. 172
      Shurin, M. R.; Yanamala, N.; Kisin, E. R.; Tkach, A. V.; Shurin, G. V.; Murray, A. R.; Leonard, H. D.; Reynolds, J. S.; Gutkin, D. W.; Star, A.; Fadeel, B.; Savolainen, K.; Kagan, V. E.; Shvedova, A. A. Graphene Oxide Attenuates Th2-Type Immune Responses, but Augments Airway Remodeling and Hyperresponsiveness in a Murine Model of Asthma. ACS Nano 2014, 8, 55855599,  DOI: 10.1021/nn406454u
    173. 173
      Lee, B.-J.; Kim, B.; Lee, K. Air Pollution Exposure and Cardiovascular Disease. Toxicol. Res. 2014, 30, 7175,  DOI: 10.5487/TR.2014.30.2.071
    174. 174
      Du, Y.; Xu, X.; Chu, M.; Guo, Y.; Wang, J. Air Particulate Matter and Cardiovascular Disease: The Epidemiological, Biomedical and Clinical Evidence. J. Thorac. Dis. 2016, 8, E8E19,  DOI: 10.3978/j.issn.2072-1439.2015.11.37
    175. 175
      Donaldson, K.; Duffin, R.; Langrish, J. P.; Miller, M. R.; Mills, N. L.; Poland, C. A.; Raftis, J.; Shah, A.; Shaw, C. A.; Newby, D. E. Nanoparticles and the Cardiovascular System: A Critical Review. Nanomedicine 2013, 8, 403423,  DOI: 10.2217/nnm.13.16
    176. 176
      Contreras-Torres, F. F.; Rodríguez-Galván, A.; Guerrero-Beltrán, C. E.; Martínez-Lorán, E.; Vázquez-Garza, E.; Ornelas-Soto, N.; García-Rivas, G. Differential Cytotoxicity and Internalization of Graphene Family Nanomaterials in Myocardial Cells. Mater. Sci. Eng., C 2017, 73, 633642,  DOI: 10.1016/j.msec.2016.12.080
    177. 177
      Singh, S. K.; Singh, M. K.; Nayak, M. K.; Kumari, S.; Shrivastava, S.; Grácio, J. J. A.; Dash, D. Thrombus Inducing Property of Atomically Thin Graphene Oxide Sheets. ACS Nano 2011, 5, 49874996,  DOI: 10.1021/nn201092p
    178. 178
      Singh, S. K.; Singh, M. K.; Kulkarni, P. P.; Sonkar, V. K.; Grácio, J. J. A.; Dash, D. Amine-Modified Graphene: Thrombo-Protective Safer Alternative to Graphene Oxide for Biomedical Applications. ACS Nano 2012, 6, 27312740,  DOI: 10.1021/nn300172t
    179. 179
      Monasterio, B. G.; Alonso, B.; Sot, J.; García-Arribas, A. B.; Gil-Cartón, D.; Valle, M.; Zurutuza, A.; Goñi, F. M. Coating Graphene Oxide with Lipid Bilayers Greatly Decreases Its Hemolytic Properties. Langmuir 2017, 33, 81818191,  DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b01552
    180. 180
      Cao, Y.; Li, J.; Liu, F.; Li, X.; Jiang, Q.; Cheng, S.; Gu, Y. Consideration of Interaction between Nanoparticles and Food Components for the Safety Assessment of Nanoparticles Following Oral Exposure: A Review. Environ. Toxicol. Pharmacol. 2016, 46, 206210,  DOI: 10.1016/j.etap.2016.07.023
    181. 181
      Pietroiusti, A.; Bergamaschi, E.; Campagna, M.; Campagnolo, L.; De Palma, G.; Iavicoli, S.; Leso, V.; Magrini, A.; Miragoli, M.; Pedata, P.; Palombi, L.; Iavicoli, I. The Unrecognized Occupational Relevance of the Interaction between Engineered Nanomaterials and the Gastro-Intestinal Tract: A Consensus Paper from a Multidisciplinary Working Group. Part. Fibre Toxicol. 2017, 14, 47,  DOI: 10.1186/s12989-017-0226-0
    182. 182
      Abreu, M. T. Toll-like Receptor Signalling in the Intestinal Epithelium: How Bacterial Recognition Shapes Intestinal Function. Nat. Rev. Immunol. 2010, 10, 131144,  DOI: 10.1038/nri2707
    183. 183
      Mabbott, N. A.; Donaldson, D. S.; Ohno, H.; Williams, I. R.; Mahajan, A. Microfold (M) Cells: Important Immunosurveillance Posts in the Intestinal Epithelium. Mucosal Immunol. 2013, 6, 666677,  DOI: 10.1038/mi.2013.30
    184. 184
      Ensign, L. M.; Cone, R.; Hanes, J. Oral Drug Delivery with Polymeric Nanoparticles: The Gastrointestinal Mucus Barriers. Adv. Drug Delivery Rev. 2012, 64, 557570,  DOI: 10.1016/j.addr.2011.12.009
    185. 185
      Sun, H.; Chow, E. C.; Liu, S.; Du, Y.; Pang, K. S. The Caco-2 Cell Monolayer: Usefulness and Limitations. Expert Opin. Drug Metab. Toxicol. 2008, 4, 395411,  DOI: 10.1517/17425255.4.4.395
    186. 186
      Dorier, M.; Brun, E.; Veronesi, G.; Barreau, F.; Pernet-Gallay, K.; Desvergne, C.; Rabilloud, T.; Carapito, C.; Herlin-Boime, N.; Carrière, M. Impact of Anatase and Rutile Titanium Dioxide Nanoparticles on Uptake Carriers and Efflux Pumps in Caco-2 Gut Epithelial Cells. Nanoscale 2015, 7, 73527360,  DOI: 10.1039/C5NR00505A
    187. 187
      van der Zande, M.; Undas, A. K.; Kramer, E.; Monopoli, M. P.; Peters, R. J.; Garry, D.; Antunes Fernandes, E. C.; Hendriksen, P. J.; Marvin, H. J. P.; Peijnenburg, A. A.; Bouwmeester, H. Different Responses of Caco-2 and MCF-7 Cells to Silver Nanoparticles Are Based on Highly Similar Mechanisms of Action. Nanotoxicology 2016, 10, 14311441,  DOI: 10.1080/17435390.2016.1225132
    188. 188
      Vila, L.; García-Rodríguez, A.; Cortés, C.; Marcos, R.; Hernández, A. Assessing the Effects of Silver Nanoparticles on Monolayers of Differentiated Caco-2 Cells, as a Model of Intestinal Barrier. Food Chem. Toxicol. 2018, 116, 110,  DOI: 10.1016/j.fct.2018.04.008
    189. 189
      Susewind, J.; de Souza Carvalho-Wodarz, C.; Repnik, U.; Collnot, E.-M.; Schneider-Daum, N.; Griffiths, G. W.; Lehr, C.-M. A 3D Co-Culture of Three Human Cell Lines to Model the Inflamed Intestinal Mucosa for Safety Testing of Nanomaterials. Nanotoxicology 2016, 10, 5362,  DOI: 10.3109/17435390.2015.1008065
    190. 190
      In, J. G.; Foulke-Abel, J.; Estes, M. K.; Zachos, N. C.; Kovbasnjuk, O.; Donowitz, M. Human Mini-Guts: New Insights into Intestinal Physiology and Host–pathogen Interactions. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 2016, 13, 633642,  DOI: 10.1038/nrgastro.2016.142
    191. 191
      Kim, H. J.; Huh, D.; Hamilton, G.; Ingber, D. E. Human Gut-on-a-Chip Inhabited by Microbial Flora That Experiences Intestinal Peristalsis-like Motions and Flow. Lab Chip 2012, 12, 21652174,  DOI: 10.1039/c2lc40074j
    192. 192
      Nguyen, T. H. D.; Lin, M.; Mustapha, A. Toxicity of Graphene Oxide on Intestinal Bacteria and Caco-2 Cells. J. Food Prot. 2015, 78, 9961002,  DOI: 10.4315/0362-028X.JFP-14-463
    193. 193
      Ruiz, O. N.; Fernando, K. A. S.; Wang, B.; Brown, N. A.; Luo, P. G.; McNamara, N. D.; Vangsness, M.; Sun, Y.-P.; Bunker, C. E. Graphene Oxide: A Nonspecific Enhancer of Cellular Growth. ACS Nano 2011, 5, 81008107,  DOI: 10.1021/nn202699t
    194. 194
      Kucki, M.; Rupper, P.; Sarrieu, C.; Melucci, M.; Treossi, E.; Schwarz, A.; León, V.; Kraegeloh, A.; Flahaut, E.; Vázquez, E.; Palermo, V.; Wick, P. Interaction of Graphene-Related Materials with Human Intestinal Cells: An in Vitro Approach. Nanoscale 2016, 8, 87498760,  DOI: 10.1039/C6NR00319B
    195. 195
      Guarnieri, D.; Sánchez-Moreno, P.; Del Rio Castillo, A. E.; Bonaccorso, F.; Gatto, F.; Bardi, G.; Martín, C.; Vázquez, E.; Catelani, T.; Sabella, S.; Pompa, P. P. Biotransformation and Biological Interaction of Graphene and Graphene Oxide during Simulated Oral Ingestion. Small 2018, 14, 1800227,  DOI: 10.1002/smll.201800227
    196. 196
      Nicholson, J. K.; Holmes, E.; Kinross, J.; Burcelin, R.; Gibson, G.; Jia, W.; Pettersson, S. Host-Gut Microbiota Metabolic Interactions. Science 2012, 336, 12621267,  DOI: 10.1126/science.1223813
    197. 197
      Chen, H.; Zhao, R.; Wang, B.; Zheng, L.; Ouyang, H.; Wang, H.; Zhou, X.; Zhang, D.; Chai, Z.; Zhao, Y.; Feng, W. Acute Oral Administration of Single-Walled Carbon Nanotubes Increases Intestinal Permeability and Inflammatory Responses: Association with the Changes in Gut Microbiota in Mice. Adv. Healthcare Mater. 2018, 7, 1701313,  DOI: 10.1002/adhm.201701313
    198. 198
      Kreyling, W. G.; Semmler-Behnke, M.; Takenaka, S.; Möller, W. Differences in the Biokinetics of Inhaled Nano- versus Micrometer-Sized Particles. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 714722,  DOI: 10.1021/ar300043r
    199. 199
      Hougaard, K. S.; Campagnolo, L.; Fadeel, B.; Gulumian, M.; Kagan, V. E.; Møller, P.; Jacobsen, N. R.; Savolainen, K. M. Developmental Toxicity of Engineered Nanomaterials. Reprod. Dev. Toxicol. 2017, 333357,  DOI: 10.1016/B978-0-12-804239-7.00019-6
    200. 200
      Ema, M.; Kobayashi, N.; Naya, M.; Hanai, S.; Nakanishi, J. Reproductive and Developmental Toxicity Studies of Manufactured Nanomaterials. Reprod. Toxicol. 2010, 30, 343352,  DOI: 10.1016/j.reprotox.2010.06.002
    201. 201
      Liang, S.; Xu, S.; Zhang, D.; He, J.; Chu, M. Reproductive Toxicity of Nanoscale Graphene Oxide in Male Mice. Nanotoxicology 2015, 9, 92105,  DOI: 10.3109/17435390.2014.893380
    202. 202
      Skovmand, A.; Jacobsen Lauvås, A.; Christensen, P.; Vogel, U.; Sørig Hougaard, K.; Goericke-Pesch, S. Pulmonary Exposure to Carbonaceous Nanomaterials and Sperm Quality. Part. Part. Fibre Toxicol. 2018, 15, 10,  DOI: 10.1186/s12989-018-0242-8
    203. 203
      Xu, S.; Zhang, Z.; Chu, M. Long-Term Toxicity of Reduced Graphene Oxide Nanosheets: Effects on Female Mouse Reproductive Ability and Offspring Development. Biomaterials 2015, 54, 188200,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2015.03.015
    204. 204
      Chen, Y.; Hu, X.; Sun, J.; Zhou, Q. Specific Nanotoxicity of Graphene Oxide during Zebrafish Embryogenesis. Nanotoxicology 2016, 10, 4252,  DOI: 10.3109/17435390.2015.1005032
    205. 205
      Chwalibog, A.; Wierzbicki, M.; Sawosz, E.; Grodzik, M.; Hotowy, A.; Prasek, M.; Jaworski, S.; Sawosz, F. Carbon Nanoparticles Downregulate Expression of Basic Fibroblast Growth Factor in the Heart during Embryogenesis. Int. J. Nanomed. 2013, 8, 34273435,  DOI: 10.2147/IJN.S49745
    206. 206
      Muoth, C.; Aengenheister, L.; Kucki, M.; Wick, P.; Buerki-Thurnherr, T. Nanoparticle Transport across the Placental Barrier: Pushing the Field Forward!. Nanomedicine 2016, 11, 941957,  DOI: 10.2217/nnm-2015-0012
    207. 207
      Huang, X.; Zhang, F.; Sun, X.; Choi, K.-Y.; Niu, G.; Zhang, G.; Guo, J.; Lee, S.; Chen, X. The Genotype-Dependent Influence of Functionalized Multiwalled Carbon Nanotubes on Fetal Development. Biomaterials 2014, 35, 856865,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2013.10.027
    208. 208
      Qi, W.; Bi, J.; Zhang, X.; Wang, J.; Wang, J.; Liu, P.; Li, Z.; Wu, W. Damaging Effects of Multi-Walled Carbon Nanotubes on Pregnant Mice with Different Pregnancy Times. Sci. Rep. 2015, 4, 4352,  DOI: 10.1038/srep04352
    209. 209
      Campagnolo, L.; Massimiani, M.; Palmieri, G.; Bernardini, R.; Sacchetti, C.; Bergamaschi, A.; Vecchione, L.; Magrini, A.; Bottini, M.; Pietroiusti, A. Biodistribution and Toxicity of Pegylated Single Wall Carbon Nanotubes in Pregnant Mice. Part. Part. Fibre Toxicol. 2013, 10, 21,  DOI: 10.1186/1743-8977-10-21
    210. 210
      Philbrook, N. A.; Walker, V. K.; Afrooz, A. R. M. N.; Saleh, N. B.; Winn, L. M. Investigating the Effects of Functionalized Carbon Nanotubes on Reproduction and Development in Drosophila Melanogaster and CD-1 Mice. Reprod. Toxicol. 2011, 32, 442448,  DOI: 10.1016/j.reprotox.2011.09.002
    211. 211
      Fu, C.; Liu, T.; Li, L.; Liu, H.; Liang, Q.; Meng, X. Effects of Graphene Oxide on the Development of Offspring Mice in Lactation Period. Biomaterials 2015, 40, 2331,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2014.11.014
    212. 212
      Kucki, M.; Aengenheister, L.; Diener, L.; Rippl, A. V.; Vranic, S.; Newman, L.; Vazquez, E.; Kostarelos, K.; Wick, P.; Buerki-Thurnherr, T. Impact of Graphene Oxide on Human Placental Trophoblast Viability, Functionality and Barrier Integrity. 2D Mater. 2018, 5, 035014,  DOI: 10.1088/2053-1583/aab9e2
    213. 213
      Mendonça, M. C. P.; Soares, E. S.; de Jesus, M. B.; Ceragioli, H. J.; Ferreira, M. S.; Catharino, R. R.; da Cruz-Höfling, M. A. Reduced Graphene Oxide Induces Transient Blood–brain Barrier Opening: An in Vivo Study. J. Nanobiotechnol. 2015, 13, 78,  DOI: 10.1186/s12951-015-0143-z
    214. 214
      Pietroiusti, A.; Massimiani, M.; Fenoglio, I.; Colonna, M.; Valentini, F.; Palleschi, G.; Camaioni, A.; Magrini, A.; Siracusa, G.; Bergamaschi, A.; Sgambato, A.; Campagnolo, L. Low Doses of Pristine and Oxidized Single-Wall Carbon Nanotubes Affect Mammalian Embryonic Development. ACS Nano 2011, 5, 46244633,  DOI: 10.1021/nn200372g
    215. 215
      Schmidt, A.; Morales-Prieto, D. M.; Pastuschek, J.; Fröhlich, K.; Markert, U. R. Only Humans Have Human Placentas: Molecular Differences between Mice and Humans. J. Reprod. Immunol. 2015, 108, 6571,  DOI: 10.1016/j.jri.2015.03.001
    216. 216
      Scaini, D.; Ballerini, L. Nanomaterials at the Neural Interface. Curr. Opin. Neurobiol. 2018, 50, 5055,  DOI: 10.1016/j.conb.2017.12.009
    217. 217
      Rauti, R.; Lozano, N.; León, V.; Scaini, D.; Musto, M.; Rago, I.; Ulloa Severino, F. P.; Fabbro, A.; Casalis, L.; Vázquez, E.; Kostarelos, K.; Prato, M.; Ballerini, L. Graphene Oxide Nanosheets Reshape Synaptic Function in Cultured Brain Networks. ACS Nano 2016, 10, 44594471,  DOI: 10.1021/acsnano.6b00130
    218. 218
      Bramini, M.; Sacchetti, S.; Armirotti, A.; Rocchi, A.; Vázquez, E.; León Castellanos, V.; Bandiera, T.; Cesca, F.; Benfenati, F. Graphene Oxide Nanosheets Disrupt Lipid Composition, Ca 2+ Homeostasis, and Synaptic Transmission in Primary Cortical Neurons. ACS Nano 2016, 10, 71547171,  DOI: 10.1021/acsnano.6b03438
    219. 219
      High, B.; Cole, A. A.; Chen, X.; Reese, T. S. Electron Microscopic Tomography Reveals Discrete Transcleft Elements at Excitatory and Inhibitory Synapses. Front. Synaptic Neurosci. 2015, 7, 9,  DOI: 10.3389/fnsyn.2015.00009
    220. 220
      Falchi, A. M.; Sogos, V.; Saba, F.; Piras, M.; Congiu, T.; Piludu, M. Astrocytes Shed Large Membrane Vesicles That Contain Mitochondria, Lipid Droplets and ATP. Histochem. Cell Biol. 2013, 139, 221231,  DOI: 10.1007/s00418-012-1045-x
    221. 221
      Antonyak, M. A.; Cerione, R. A. Microvesicles as Mediators of Intercellular Communication in Cancer. Methods Mol. Biol. 2014, 1165, 147173,  DOI: 10.1007/978-1-4939-0856-1_11
    222. 222
      Gottipati, M. K.; Bekyarova, E.; Brenner, M.; Haddon, R. C.; Parpura, V. Changes in the Morphology and Proliferation of Astrocytes Induced by Two Modalities of Chemically Functionalized Single-Walled Carbon Nanotubes Are Differentially Mediated by Glial Fibrillary Acidic Protein. Nano Lett. 2014, 14, 37203727,  DOI: 10.1021/nl4048114
    223. 223
      Shams, H.; Holt, B. D.; Mahboobi, S. H.; Jahed, Z.; Islam, M. F.; Dahl, K. N.; Mofrad, M. R. K. Actin Reorganization through Dynamic Interactions with Single-Wall Carbon Nanotubes. ACS Nano 2014, 8, 188197,  DOI: 10.1021/nn402865e
    224. 224
      Tian, X.; Yang, Z.; Duan, G.; Wu, A.; Gu, Z.; Zhang, L.; Chen, C.; Chai, Z.; Ge, C.; Zhou, R. Graphene Oxide Nanosheets Retard Cellular Migration via Disruption of Actin Cytoskeleton. Small 2017, 13, 1602133,  DOI: 10.1002/smll.201602133
    225. 225
      Tu, Q.; Pang, L.; Chen, Y.; Zhang, Y.; Zhang, R.; Lu, B.; Wang, J. Effects of Surface Charges of Graphene Oxide on Neuronal Outgrowth and Branching. Analyst 2014, 139, 105115,  DOI: 10.1039/C3AN01796F
    226. 226
      Fabbro, A.; Scaini, D.; León, V.; Vázquez, E.; Cellot, G.; Privitera, G.; Lombardi, L.; Torrisi, F.; Tomarchio, F.; Bonaccorso, F.; Bosi, S.; Ferrari, A. C.; Ballerini, L.; Prato, M. Graphene-Based Interfaces Do Not Alter Target Nerve Cells. ACS Nano 2016, 10, 615623,  DOI: 10.1021/acsnano.5b05647
    227. 227
      Kitko, K. E.; Hong, T.; Lazarenko, R. M.; Ying, D.; Xu, Y.-Q.; Zhang, Q. Membrane Cholesterol Mediates the Cellular Effects of Monolayer Graphene Substrates. Nat. Commun. 2018, 9, 796,  DOI: 10.1038/s41467-018-03185-0
    228. 228
      Pampaloni, N. P.; Lottner, M.; Giugliano, M.; Matruglio, A.; D’Amico, F.; Prato, M.; Garrido, J. A.; Ballerini, L.; Scaini, D. Single-Layer Graphene Modulates Neuronal Communication and Augments Membrane Ion Currents. Nat. Nanotechnol. 2018, 13, 755764,  DOI: 10.1038/s41565-018-0163-6
    229. 229
      Li, N.; Zhang, X.; Song, Q.; Su, R.; Zhang, Q.; Kong, T.; Liu, L.; Jin, G.; Tang, M.; Cheng, G. The Promotion of Neurite Sprouting and Outgrowth of Mouse Hippocampal Cells in Culture by Graphene Substrates. Biomaterials 2011, 32, 93749382,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2011.08.065
    230. 230
      Tang, M.; Song, Q.; Li, N.; Jiang, Z.; Huang, R.; Cheng, G. Enhancement of Electrical Signaling in Neural Networks on Graphene Films. Biomaterials 2013, 34, 64026411,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2013.05.024
    231. 231
      Djilas, M.; Olès, C.; Lorach, H.; Bendali, A.; Dégardin, J.; Dubus, E.; Lissorgues-Bazin, G.; Rousseau, L.; Benosman, R.; Ieng, S.-H.; Joucla, S.; Yvert, B.; Bergonzo, P.; Sahel, J.; Picaud, S. Three-Dimensional Electrode Arrays for Retinal Prostheses: Modeling, Geometry Optimization and Experimental Validation. J. Neural Eng. 2011, 8, 046020,  DOI: 10.1088/1741-2560/8/4/046020
    232. 232
      Heim, M.; Rousseau, L.; Reculusa, S.; Urbanova, V.; Mazzocco, C.; Joucla, S.; Bouffier, L.; Vytras, K.; Bartlett, P.; Kuhn, A.; Yvert, B. Combined Macro-/Mesoporous Microelectrode Arrays for Low-Noise Extracellular Recording of Neural Networks. J. Neurophysiol. 2012, 108, 17931803,  DOI: 10.1152/jn.00711.2011
    233. 233
      Gaffaney, J. D.; Dunning, F. M.; Wang, Z.; Hui, E.; Chapman, E. R. Synaptotagmin C2B Domain Regulates Ca 2+ -Triggered Fusion in Vitro. J. Biol. Chem. 2008, 283, 3176331775,  DOI: 10.1074/jbc.M803355200
    234. 234
      Weerth, S. H.; Holtzclaw, L. A.; Russell, J. T. Signaling Proteins in Raft-like Microdomains Are Essential for Ca2+ Wave Propagation in Glial Cells. Cell Calcium 2007, 41, 155167,  DOI: 10.1016/j.ceca.2006.06.006
    235. 235
      Chiacchiaretta, M.; Bramini, M.; Rocchi, A.; Armirotti, A.; Giordano, E.; Vázquez, E.; Bandiera, T.; Ferroni, S.; Cesca, F.; Benfenati, F. Graphene Oxide Upregulates the Homeostatic Functions of Primary Astrocytes and Modulates Astrocyte-to-Neuron Communication. Nano Lett. 2018, 18, 58275838,  DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b02487
    236. 236
      Cole, M.; Lindeque, P.; Halsband, C.; Galloway, T. S. Microplastics as Contaminants in the Marine Environment: A Review. Mar. Pollut. Bull. 2011, 62, 25882597,  DOI: 10.1016/j.marpolbul.2011.09.025
    237. 237
      Montagner, A.; Bosi, S.; Tenori, E.; Bidussi, M.; Alshatwi, A. A.; Tretiach, M.; Prato, M.; Syrgiannis, Z. Ecotoxicological Effects of Graphene-Based Materials. 2D Mater. 2017, 4, 012001,  DOI: 10.1088/2053-1583/4/1/012001
    238. 238
      Liu, S.; Zeng, T. H.; Hofmann, M.; Burcombe, E.; Wei, J.; Jiang, R.; Kong, J.; Chen, Y. Antibacterial Activity of Graphite, Graphite Oxide, Graphene Oxide, and Reduced Graphene Oxide: Membrane and Oxidative Stress. ACS Nano 2011, 5, 69716980,  DOI: 10.1021/nn202451x
    239. 239
      Maleki Dizaj, S.; Mennati, A.; Jafari, S.; Khezri, K.; Adibkia, K. Antimicrobial Activity of Carbon-Based Nanoparticles. Adv. Pharm. Bull. 2015, 5, 1923,  DOI: 10.5681/apb.2015.003
    240. 240
      Akhavan, O.; Ghaderi, E. Toxicity of Graphene and Graphene Oxide Nanowalls Against Bacteria. ACS Nano 2010, 4, 57315736,  DOI: 10.1021/nn101390x
    241. 241
      Efremova, L. V.; Vasilchenko, A. S.; Rakov, E. G.; Deryabin, D. G. Toxicity of Graphene Shells, Graphene Oxide, and Graphene Oxide Paper Evaluated with Escherichia Coli Biotests. BioMed Res. Int. 2015, 2015, 869361,  DOI: 10.1155/2015/869361
    242. 242
      Gurunathan, S.; Woong Han, J.; Abdal Daye, A.; Eppakayala, V.; Kim, J. Oxidative Stress-Mediated Antibacterial Activity of Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide in Pseudomonas Aeruginosa. Int. J. Nanomed. 2012, 7, 5901,  DOI: 10.2147/IJN.S37397
    243. 243
      Guo, Z.; Xie, C.; Zhang, P.; Zhang, J.; Wang, G.; He, X.; Ma, Y.; Zhao, B.; Zhang, Z. Toxicity and Transformation of Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide in Bacteria Biofilm. Sci. Total Environ. 2017, 580, 13001308,  DOI: 10.1016/j.scitotenv.2016.12.093
    244. 244
      Combarros, R. G.; Collado, S.; Díaz, M. Toxicity of Graphene Oxide on Growth and Metabolism of Pseudomonas Putida. J. Hazard. Mater. 2016, 310, 246252,  DOI: 10.1016/j.jhazmat.2016.02.038
    245. 245
      Tu, Y.; Lv, M.; Xiu, P.; Huynh, T.; Zhang, M.; Castelli, M.; Liu, Z.; Huang, Q.; Fan, C.; Fang, H.; Zhou, R. Destructive Extraction of Phospholipids from Escherichia Coli Membranes by Graphene Nanosheets. Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 594601,  DOI: 10.1038/nnano.2013.125
    246. 246
      Li, R.; Mansukhani, N. D.; Guiney, L. M.; Ji, Z.; Zhao, Y.; Chang, C. H.; French, C. T.; Miller, J. F.; Hersam, M. C.; Nel, A. E.; Xia, T. Identification and Optimization of Carbon Radicals on Hydrated Graphene Oxide for Ubiquitous Antibacterial Coatings. ACS Nano 2016, 10, 1096610980,  DOI: 10.1021/acsnano.6b05692
    247. 247
      Lu, X.; Feng, X.; Werber, J. R.; Chu, C.; Zucker, I.; Kim, J.-H.; Osuji, C. O.; Elimelech, M. Enhanced Antibacterial Activity through the Controlled Alignment of Graphene Oxide Nanosheets. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2017, 114, E9793E9801,  DOI: 10.1073/pnas.1710996114
    248. 248
      Pandit, S.; Cao, Z.; Mokkapati, V. R. S. S.; Celauro, E.; Yurgens, A.; Lovmar, M.; Westerlund, F.; Sun, J.; Mijakovic, I. Vertically Aligned Graphene Coating Is Bactericidal and Prevents the Formation of Bacterial Biofilms. Adv. Mater. Interfaces 2018, 5, 1701331,  DOI: 10.1002/admi.201701331
    249. 249
      Navarro, E.; Baun, A.; Behra, R.; Hartmann, N. B.; Filser, J.; Miao, A.-J.; Quigg, A.; Santschi, P. H.; Sigg, L. Environmental Behavior and Ecotoxicity of Engineered Nanoparticles to Algae, Plants, and Fungi. Ecotoxicology 2008, 17, 372386,  DOI: 10.1007/s10646-008-0214-0
    250. 250
      Tang, Y.; Tian, J.; Li, S.; Xue, C.; Xue, Z.; Yin, D.; Yu, S. Combined Effects of Graphene Oxide and Cd on the Photosynthetic Capacity and Survival of Microcystis Aeruginosa. Sci. Total Environ. 2015, 532, 154161,  DOI: 10.1016/j.scitotenv.2015.05.081
    251. 251
      Saiz-Jimenez, C. The Conservation of Subterranean Cultural Heritage; CRC Press: Leiden, The Netherlands, 2014.
    252. 252
      Cheng, C.; Li, S.; Thomas, A.; Kotov, N. A.; Haag, R. Functional Graphene Nanomaterials Based Architectures: Biointeractions, Fabrications, and Emerging Biological Applications. Chem. Rev. 2017, 117, 18261914,  DOI: 10.1021/acs.chemrev.6b00520
    253. 253
      Du, S.; Zhang, P.; Zhang, R.; Lu, Q.; Liu, L.; Bao, X.; Liu, H. Reduced Graphene Oxide Induces Cytotoxicity and Inhibits Photosynthetic Performance of the Green Alga Scenedesmus Obliquus. Chemosphere 2016, 164, 499507,  DOI: 10.1016/j.chemosphere.2016.08.138
    254. 254
      Zhao, J.; Cao, X.; Wang, Z.; Dai, Y.; Xing, B. Mechanistic Understanding toward the Toxicity of Graphene-Family Materials to Freshwater Algae. Water Res. 2017, 111, 1827,  DOI: 10.1016/j.watres.2016.12.037
    255. 255
      Hu, X.; Ouyang, S.; Mu, L.; An, J.; Zhou, Q. Effects of Graphene Oxide and Oxidized Carbon Nanotubes on the Cellular Division, Microstructure, Uptake, Oxidative Stress, and Metabolic Profiles. Environ. Sci. Technol. 2015, 49, 1082510833,  DOI: 10.1021/acs.est.5b02102
    256. 256
      Nogueira, P. F. M.; Nakabayashi, D.; Zucolotto, V. The Effects of Graphene Oxide on Green Algae Raphidocelis Subcapitata. Aquat. Toxicol. 2015, 166, 2935,  DOI: 10.1016/j.aquatox.2015.07.001
    257. 257
      Pereira, M. M.; Mouton, L.; Yéprémian, C.; Couté, A.; Lo, J.; Marconcini, J. M.; Ladeira, L. O.; Raposo, N. R.; Brandão, H. M.; Brayner, R. Ecotoxicological Effects of Carbon Nanotubes and Cellulose Nanofibers in Chlorella Vulgaris. J. Nanobiotechnol. 2014, 12, 15,  DOI: 10.1186/1477-3155-12-15
    258. 258
      Dubinsky, Z.; Schofield, O. From the Light to the Darkness: Thriving at the Light Extremes in the Oceans. Hydrobiologia 2010, 639, 153171,  DOI: 10.1007/s10750-009-0026-0
    259. 259
      Garacci, M.; Barret, M.; Mouchet, F.; Sarrieu, C.; Lonchambon, P.; Flahaut, E.; Gauthier, L.; Silvestre, J.; Pinelli, E. Few Layer Graphene Sticking by Biofilm of Freshwater Diatom Nitzschia Palea as a Mitigation to Its Ecotoxicity. Carbon 2017, 113, 139150,  DOI: 10.1016/j.carbon.2016.11.033
    260. 260
      Lüttge, U.; Büdel, B. Resurrection Kinetics of Photosynthesis in Desiccation-Tolerant Terrestrial Green Algae (Chlorophyta) on Tree Bark. Plant Biol. 2010, 12, 437444,  DOI: 10.1111/j.1438-8677.2009.00249.x
    261. 261
      Holzinger, A.; Karsten, U. Desiccation Stress and Tolerance in Green Algae: Consequences for Ultrastructure, Physiological and Molecular Mechanisms. Front. Plant Sci. 2013, 4, 327,  DOI: 10.3389/fpls.2013.00327
    262. 262
      Montagner, A.; Bosi, S.; Tenori, E.; Bidussi, M.; Alshatwi, A. A.; Tretiach, M.; Prato, M.; Syrgiannis, Z. Ecotoxicological Effects of Graphene-Based Materials. 2D Mater. 2017, 4, 012001,  DOI: 10.1088/2053-1583/4/1/012001
    263. 263
      Wang, Y.; Chang, C. H.; Ji, Z.; Bouchard, D. C.; Nisbet, R. M.; Schimel, J. P.; Gardea-Torresdey, J. L.; Holden, P. A. Agglomeration Determines Effects of Carbonaceous Nanomaterials on Soybean Nodulation, Dinitrogen Fixation Potential, and Growth in Soil. ACS Nano 2017, 11, 57535765,  DOI: 10.1021/acsnano.7b01337
    264. 264
      Begum, P.; Fugetsu, B. Induction of Cell Death by Graphene in Arabidopsis Thaliana (Columbia Ecotype) T87 Cell Suspensions. J. Hazard. Mater. 2013, 260, 10321041,  DOI: 10.1016/j.jhazmat.2013.06.063
    265. 265
      Wang, Q.; Zhao, S.; Zhao, Y.; Rui, Q.; Wang, D. Toxicity and Translocation of Graphene Oxide in Arabidopsis Plants under Stress Conditions. RSC Adv. 2014, 4, 6089160901,  DOI: 10.1039/C4RA10621K
    266. 266
      Zhao, S.; Wang, Q.; Zhao, Y.; Rui, Q.; Wang, D. Toxicity and Translocation of Graphene Oxide in Arabidopsis Thaliana. Environ. Toxicol. Pharmacol. 2015, 39, 145156,  DOI: 10.1016/j.etap.2014.11.014
    267. 267
      Chen, L.; Wang, C.; Li, H.; Qu, X.; Yang, S.-T.; Chang, X.-L. Bioaccumulation and Toxicity of 13 C-Skeleton Labeled Graphene Oxide in Wheat. Environ. Sci. Technol. 2017, 51, 1014610153,  DOI: 10.1021/acs.est.7b00822
    268. 268
      Liu, S.; Wei, H.; Li, Z.; Li, S.; Yan, H.; He, Y.; Tian, Z. Effects of Graphene on Germination and Seedling Morphology in Rice. J. Nanosci. Nanotechnol. 2015, 15, 26952701,  DOI: 10.1166/jnn.2015.9254
    269. 269
      Anjum, N. A.; Singh, N.; Singh, M. K.; Sayeed, I.; Duarte, A. C.; Pereira, E.; Ahmad, I. Single-Bilayer Graphene Oxide Sheet Impacts and Underlying Potential Mechanism Assessment in Germinating Faba Bean (Vicia Faba L.). Sci. Total Environ. 2014, 472, 834841,  DOI: 10.1016/j.scitotenv.2013.11.018
    270. 270
      Chichiriccò, G.; Poma, A. Penetration and Toxicity of Nanomaterials in Higher Plants. Nanomaterials 2015, 5, 851873,  DOI: 10.3390/nano5020851
    271. 271
      Begum, P.; Ikhtiari, R.; Fugetsu, B. Graphene Phytotoxicity in the Seedling Stage of Cabbage, Tomato, Red Spinach, and Lettuce. Carbon 2011, 49, 39073919,  DOI: 10.1016/j.carbon.2011.05.029
    272. 272
      Candotto Carniel, F.; Gorelli, D.; Flahaut, E.; Fortuna, L.; Del Casino, C.; Cai, G.; Nepi, M.; Prato, M.; Tretiach, M. Graphene Oxide Impairs the Pollen Performance of Nicotiana Tabacum and Corylus Avellana Suggesting Potential Negative Effects on the Sexual Reproduction of Seed Plants. Environ. Sci.: Nano 2018, 5, 16081617,  DOI: 10.1039/C8EN00052B
    273. 273
      Zhang, W.; Wang, C.; Li, Z.; Lu, Z.; Li, Y.; Yin, J.-J.; Zhou, Y.-T.; Gao, X.; Fang, Y.; Nie, G.; Zhao, Y. Unraveling Stress-Induced Toxicity Properties of Graphene Oxide and the Underlying Mechanism. Adv. Mater. 2012, 24, 53915397,  DOI: 10.1002/adma.201202678
    274. 274
      Jung, S.-K.; Qu, X.; Aleman-Meza, B.; Wang, T.; Riepe, C.; Liu, Z.; Li, Q.; Zhong, W. Multi-Endpoint, High-Throughput Study of Nanomaterial Toxicity in Caenorhabditis Elegans. Environ. Sci. Technol. 2015, 49, 24772485,  DOI: 10.1021/es5056462
    275. 275
      Zhao, Y.; Wu, Q.; Wang, D. An Epigenetic Signal Encoded Protection Mechanism Is Activated by Graphene Oxide to Inhibit Its Induced Reproductive Toxicity in Caenorhabditis Elegans. Biomaterials 2016, 79, 1524,  DOI: 10.1016/j.biomaterials.2015.11.052
    276. 276
      Yang, R.; Ren, M.; Rui, Q.; Wang, D. A Mir-231-Regulated Protection Mechanism against the Toxicity of Graphene Oxide in Nematode Caenorhabditis Elegans. Sci. Rep. 2016, 6, 32214,  DOI: 10.1038/srep32214
    277. 277
      Ren, M.; Zhao, L.; Lv, X.; Wang, D. Antimicrobial Proteins in the Response to Graphene Oxide in Caenorhabditis Elegans. Nanotoxicology 2017, 11, 578590,  DOI: 10.1080/17435390.2017.1329954
    278. 278
      Zanni, E.; De Bellis, G.; Bracciale, M. P.; Broggi, A.; Santarelli, M. L.; Sarto, M. S.; Palleschi, C.; Uccelletti, D. Graphite Nanoplatelets and Caenorhabditis Elegans : Insights from an in Vivo Model. Nano Lett. 2012, 12, 27402744,  DOI: 10.1021/nl204388p
    279. 279
      Dziewięcka, M.; Karpeta-Kaczmarek, J.; Augustyniak, M.; Majchrzycki, Ł.; Augustyniak-Jabłokow, M. A. Evaluation of in Vivo Graphene Oxide Toxicity for Acheta Domesticus in Relation to Nanomaterial Purity and Time Passed from the Exposure. J. Hazard. Mater. 2016, 305, 3040,  DOI: 10.1016/j.jhazmat.2015.11.021
    280. 280
      Pretti, C.; Oliva, M.; Pietro, R. Di; Monni, G.; Cevasco, G.; Chiellini, F.; Pomelli, C.; Chiappe, C. Ecotoxicity of Pristine Graphene to Marine Organisms. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2014, 101, 138145,  DOI: 10.1016/j.ecoenv.2013.11.008
    281. 281
      Guo, X.; Dong, S.; Petersen, E. J.; Gao, S.; Huang, Q.; Mao, L. Biological Uptake and Depuration of Radio-Labeled Graphene by Daphnia Magna. Environ. Sci. Technol. 2013, 47, 1252412531,  DOI: 10.1021/es403230u
    282. 282
      Souza, J. P.; Venturini, F. P.; Santos, F.; Zucolotto, V. Chronic Toxicity in Ceriodaphnia Dubia Induced by Graphene Oxide. Chemosphere 2018, 190, 218224,  DOI: 10.1016/j.chemosphere.2017.10.018
    283. 283
      De Marchi, L.; Neto, V.; Pretti, C.; Figueira, E.; Brambilla, L.; Rodriguez-Douton, M. J.; Rossella, F.; Tommasini, M.; Furtado, C.; Soares, A. M. V. M.; Freitas, R. Physiological and Biochemical Impacts of Graphene Oxide in Polychaetes: The Case of Diopatra Neapolitana. Comp. Biochem. Physiol., Part C: Toxicol. Pharmacol. 2017, 193, 5060,  DOI: 10.1016/j.cbpc.2017.01.005
    284. 284
      Zhang, P.; Selck, H.; Tangaa, S. R.; Pang, C.; Zhao, B. Bioaccumulation and Effects of Sediment-Associated Gold- and Graphene Oxide Nanoparticles on Tubifex Tubifex. J. Environ. Sci. 2017, 51, 138145,  DOI: 10.1016/j.jes.2016.08.015
    285. 285
      Hu, C.; Wang, Q.; Zhao, H.; Wang, L.; Guo, S.; Li, X. Ecotoxicological Effects of Graphene Oxide on the Protozoan Euglena Gracilis. Chemosphere 2015, 128, 184190,  DOI: 10.1016/j.chemosphere.2015.01.040
    286. 286
      Mesarič, T.; Sepčič, K.; Piazza, V.; Gambardella, C.; Garaventa, F.; Drobne, D.; Faimali, M. Effects of Nano Carbon Black and Single-Layer Graphene Oxide on Settlement, Survival and Swimming Behaviour of Amphibalanus Amphitrite Larvae. Chem. Ecol. 2013, 29, 643652,  DOI: 10.1080/02757540.2013.817563
    287. 287
      Grillo, R.; Rosa, A. H.; Fraceto, L. F. Engineered Nanoparticles and Organic Matter: A Review of the State-of-the-Art. Chemosphere 2015, 119, 608619,  DOI: 10.1016/j.chemosphere.2014.07.049
    288. 288
      Castro, V. L.; Clemente, Z.; Jonsson, C.; Silva, M.; Vallim, J. H.; de Medeiros, A. M. Z.; Martinez, D. S. T. Nanoecotoxicity Assessment of Graphene Oxide and Its Relationship with Humic Acid. Environ. Toxicol. Chem. 2018, 37, 19982012,  DOI: 10.1002/etc.4145
    289. 289
      Maes, H. M.; Stibany, F.; Giefers, S.; Daniels, B.; Deutschmann, B.; Baumgartner, W.; Schäffer, A. Accumulation and Distribution of Multiwalled Carbon Nanotubes in Zebrafish (Danio Rerio). Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 1225612264,  DOI: 10.1021/es503006v
    290. 290
      Liu, X. T.; Mu, X. Y.; Wu, X. L.; Meng, L. X.; Guan, W. B.; Ma, Y. Q.; Sun, H.; Wang, C. J.; Li, X. F. Toxicity of Multi-Walled Carbon Nanotubes, Graphene Oxide, and Reduced Graphene Oxide to Zebrafish Embryos. Biomed. Environ. Sci. 2014, 27, 676683,  DOI: 10.3967/bes2014.103
    291. 291
      Chen, L.; Hu, P.; Zhang, L.; Huang, S.; Luo, L.; Huang, C. Toxicity of Graphene Oxide and Multi-Walled Carbon Nanotubes against Human Cells and Zebrafish. Sci. China: Chem. 2012, 55, 22092216,  DOI: 10.1007/s11426-012-4620-z
    292. 292
      Souza, J. P.; Baretta, J. F.; Santos, F.; Paino, I. M. M.; Zucolotto, V. Toxicological Effects of Graphene Oxide on Adult Zebrafish (Danio Rerio). Aquat. Toxicol. 2017, 186, 1118,  DOI: 10.1016/j.aquatox.2017.02.017
    293. 293
      Zhang, X.; Zhou, Q.; Zou, W.; Hu, X. Molecular Mechanisms of Developmental Toxicity Induced by Graphene Oxide at Predicted Environmental Concentrations. Environ. Sci. Technol. 2017, 51, 78617871,  DOI: 10.1021/acs.est.7b01922
    294. 294
      Mouchet, F.; Landois, P.; Flahaut, E.; Pinelli, E.; Gauthier, L. Assessment of the Potential in Vivo Ecotoxicity of Double-Walled Carbon Nanotubes (DWNTs) in Water, Using the Amphibian Ambystoma Mexicanum. Nanotoxicology 2007, 1, 149156,  DOI: 10.1080/17435390701556080
    295. 295
      Mouchet, F.; Landois, P.; Sarremejean, E.; Bernard, G.; Puech, P.; Pinelli, E.; Flahaut, E.; Gauthier, L. Characterisation and in Vivo Ecotoxicity Evaluation of Double-Wall Carbon Nanotubes in Larvae of the Amphibian Xenopus Laevis. Aquat. Toxicol. 2008, 87, 127137,  DOI: 10.1016/j.aquatox.2008.01.011
    296. 296
      Mouchet, F.; Landois, P.; Puech, P.; Pinelli, E.; Flahaut, E.; Gauthier, L. Carbon Nanotube Ecotoxicity in Amphibians: Assessment of Multiwalled Carbon Nanotubes and Comparison with Double-Walled Carbon Nanotubes. Nanomedicine 2010, 5, 963974,  DOI: 10.2217/nnm.10.60
    297. 297
      Muzi, L.; Mouchet, F.; Cadarsi, S.; Janowska, I.; Russier, J.; Ménard-Moyon, C.; Risuleo, G.; Soula, B.; Galibert, A.-M.; Flahaut, E.; Pinelli, E.; Gauthier, L.; Bianco, A. Examining the Impact of Multi-Layer Graphene Using Cellular and Amphibian Models. 2D Mater. 2016, 3, 025009,  DOI: 10.1088/2053-1583/3/2/025009
    298. 298
      Mottier, A.; Mouchet, F.; Laplanche, C.; Cadarsi, S.; Lagier, L.; Arnault, J.-C.; Girard, H. A.; León, V.; Vázquez, E.; Sarrieu, C.; Pinelli, E.; Gauthier, L.; Flahaut, E. Surface Area of Carbon Nanoparticles: A Dose Metric for a More Realistic Ecotoxicological Assessment. Nano Lett. 2016, 16, 35143518,  DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b00348
    299. 299
      Lagier, L.; Mouchet, F.; Laplanche, C.; Mottier, A.; Cadarsi, S.; Evariste, L.; Sarrieu, C.; Lonchambon, P.; Pinelli, E.; Flahaut, E.; Gauthier, L. Surface Area of Carbon-Based Nanoparticles Prevails on Dispersion for Growth Inhibition in Amphibians. Carbon 2017, 119, 7281,  DOI: 10.1016/j.carbon.2017.04.016
    300. 300
      Auffan, M.; Tella, M.; Santaella, C.; Brousset, L.; Paillès, C.; Barakat, M.; Espinasse, B.; Artells, E.; Issartel, J.; Masion, A.; Rose, J.; Wiesner, M. R.; Achouak, W.; Thiéry, A.; Bottero, J.-Y. An Adaptable Mesocosm Platform for Performing Integrated Assessments of Nanomaterial Risk in Complex Environmental Systems. Sci. Rep. 2015, 4, 5608,  DOI: 10.1038/srep05608
    301. 301
      Bour, A.; Mouchet, F.; Silvestre, J.; Gauthier, L.; Pinelli, E. Environmentally Relevant Approaches to Assess Nanoparticles Ecotoxicity: A Review. J. Hazard. Mater. 2015, 283, 764777,  DOI: 10.1016/j.jhazmat.2014.10.021
    302. 302
      Mottier, A.; Mouchet, F.; Pinelli, É.; Gauthier, L.; Flahaut, E. Environmental Impact of Engineered Carbon Nanoparticles: From Releases to Effects on the Aquatic Biota. Curr. Opin. Biotechnol. 2017, 46, 16,  DOI: 10.1016/j.copbio.2016.11.024
    303. 303
      Bour, A.; Mouchet, F.; Verneuil, L.; Evariste, L.; Silvestre, J.; Pinelli, E.; Gauthier, L. Toxicity of CeO2 Nanoparticles at Different Trophic Levels – Effects on Diatoms, Chironomids and Amphibians. Chemosphere 2015, 120, 230236,  DOI: 10.1016/j.chemosphere.2014.07.012
    304. 304
      Bour, A.; Mouchet, F.; Cadarsi, S.; Silvestre, J.; Verneuil, L.; Baqué, D.; Chauvet, E.; Bonzom, J.-M.; Pagnout, C.; Clivot, H.; Fourquaux, I.; Tella, M.; Auffan, M.; Gauthier, L.; Pinelli, E. Toxicity of CeO 2 Nanoparticles on a Freshwater Experimental Trophic Chain: A Study in Environmentally Relevant Conditions through the Use of Mesocosms. Nanotoxicology 2016, 10, 245255,  DOI: 10.3109/17435390.2015.1053422
    305. 305
      Hu, X.; Kang, J.; Lu, K.; Zhou, R.; Mu, L.; Zhou, Q. Graphene Oxide Amplifies the Phytotoxicity of Arsenic in Wheat. Sci. Rep. 2015, 4, 6122,  DOI: 10.1038/srep06122
    306. 306
      Wang, D.; Wang, G.; Zhang, G.; Xu, X.; Yang, F. Using Graphene Oxide to Enhance the Activity of Anammox Bacteria for Nitrogen Removal. Bioresour. Technol. 2013, 131, 527530,  DOI: 10.1016/j.biortech.2013.01.099
    307. 307
      Du, J.; Hu, X.; Zhou, Q. Graphene Oxide Regulates the Bacterial Community and Exhibits Property Changes in Soil. RSC Adv. 2015, 5, 2700927017,  DOI: 10.1039/C5RA01045D
    308. 308
      Xiong, T.; Yuan, X.; Wang, H.; Leng, L.; Li, H.; Wu, Z.; Jiang, L.; Xu, R.; Zeng, G. Implication of Graphene Oxide in Cd-Contaminated Soil: A Case Study of Bacterial Communities. J. Environ. Manage. 2018, 205, 99106,  DOI: 10.1016/j.jenvman.2017.09.067
    309. 309
      Ghosal, D.; Ghosh, S.; Dutta, T. K.; Ahn, Y. Current State of Knowledge in Microbial Degradation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs): A Review. Front. Microbiol. 2016, 7, 1369,  DOI: 10.3389/fmicb.2016.01369
    310. 310
      Xu, Y.; Zhou, N.-Y. Microbial Remediation of Aromatics-Contaminated Soil. Front. Environ. Sci. Eng. 2017, 11, 1,  DOI: 10.1007/s11783-017-0894-x
    311. 311
      Tortella, G. R.; Diez, M. C.; Durán, N. Fungal Diversity and Use in Decomposition of Environmental Pollutants. Crit. Rev. Microbiol. 2005, 31, 197212,  DOI: 10.1080/10408410500304066
    312. 312
      Schreiner, K. M.; Filley, T. R.; Blanchette, R. A.; Bowen, B. B.; Bolskar, R. D.; Hockaday, W. C.; Masiello, C. A.; Raebiger, J. W. White-Rot Basidiomycete-Mediated Decomposition of C 60 Fullerol. Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 31623168,  DOI: 10.1021/es801873q
    313. 313
      Xie, J.; Ming, Z.; Li, H.; Yang, H.; Yu, B.; Wu, R.; Liu, X.; Bai, Y.; Yang, S.-T. Toxicity of Graphene Oxide to White Rot Fungus Phanerochaete Chrysosporium. Chemosphere 2016, 151, 324331,  DOI: 10.1016/j.chemosphere.2016.02.097
    314. 314
      Yang, H.; Feng, S.; Ma, Q.; Ming, Z.; Bai, Y.; Chen, L.; Yang, S.-T. Influence of Reduced Graphene Oxide on the Growth, Structure and Decomposition Activity of White-Rot Fungus Phanerochaete Chrysosporium. RSC Adv. 2018, 8, 50265033,  DOI: 10.1039/C7RA12364G
    315. 315
      Ankley, G. T.; Bennett, R. S.; Erickson, R. J.; Hoff, D. J.; Hornung, M. W.; Johnson, R. D.; Mount, D. R.; Nichols, J. W.; Russom, C. L.; Schmieder, P. K.; Serrrano, J. A.; Tietge, J. E.; Villeneuve, D. L. Adverse Outcome Pathways: A Conceptual Framework to Support Ecotoxicology Research and Risk Assessment. Environ. Toxicol. Chem. 2010, 29, 730741,  DOI: 10.1002/etc.34
    316. 316
      Leist, M.; Ghallab, A.; Graepel, R.; Marchan, R.; Hassan, R.; Bennekou, S. H.; Limonciel, A.; Vinken, M.; Schildknecht, S.; Waldmann, T.; Danen, E.; van Ravenzwaay, B.; Kamp, H.; Gardner, I.; Godoy, P.; Bois, F. Y.; Braeuning, A.; Reif, R.; Oesch, F.; Drasdo, D. Adverse Outcome Pathways: Opportunities, Limitations and Open Questions. Arch. Toxicol. 2017, 91, 34773505,  DOI: 10.1007/s00204-017-2045-3
    317. 317
      Groso, A.; Petri-Fink, A.; Magrez, A.; Riediker, M.; Meyer, T. Management of Nanomaterials Safety in Research Environment. Part. Part. Fibre Toxicol. 2010, 7, 40,  DOI: 10.1186/1743-8977-7-40
    318. 318
      Imhof, C.; Clark, K.; Meyer, T.; Schmid, K.; Riediker, M. Research and Development—where People Are Exposed to Nanomaterials. J. Occup. Health 2015, 57, 179188,  DOI: 10.1539/joh.14-0189-FS
    319. 319
      Spinazzè, A.; Cattaneo, A.; Campagnolo, D.; Bollati, V.; Bertazzi, P. A.; Cavallo, D. M. Engineered Nanomaterials Exposure in the Production of Graphene. Aerosol Sci. Technol. 2016, 50, 812821,  DOI: 10.1080/02786826.2016.1195906
    320. 320
      Lee, J. H.; Han, J. H.; Kim, J. H.; Kim, B.; Bello, D.; Kim, J. K.; Lee, G. H.; Sohn, E. K.; Lee, K.; Ahn, K.; Faustman, E. M.; Yu, I. J. Exposure Monitoring of Graphene Nanoplatelets Manufacturing Workplaces. Inhalation Toxicol. 2016, 28, 281291,  DOI: 10.3109/08958378.2016.1163442
    321. 321
      Lo, L.-M.; Hammond, D.; Bartholomew, I.; Almaguer, D.; Heitbrink, W.; Topmiller, J. Engineering Controls for Nano-Scale Graphene Platelets During Manufacturing and Handling Processes. Department of Health and Human Services Centers for Disease Control and Prevention National Institute for Occupational Safety and Health, 2011.
    322. 322
      Heitbrink, W. A.; Lo, L.-M.; Dunn, K. H. Exposure Controls for Nanomaterials at Three Manufacturing Sites. J. Occup. Environ. Hyg. 2015, 12, 1628,  DOI: 10.1080/15459624.2014.930559
    323. 323
      Rebitzer, G.; Ekvall, T.; Frischknecht, R.; Hunkeler, D.; Norris, G.; Rydberg, T.; Schmidt, W.-P.; Suh, S.; Weidema, B. P.; Pennington, D. W. Life Cycle Assessment: Part 1: Framework, Goal and Scope Definition, Inventory Analysis, and Applications. Environ. Int. 2004, 30, 701720,  DOI: 10.1016/j.envint.2003.11.005
    324. 324
      Arvidsson, R.; Kushnir, D.; Molander, S.; Sandén, B. A. Energy and Resource Use Assessment of Graphene as a Substitute for Indium Tin Oxide in Transparent Electrodes. J. Cleaner Prod. 2016, 132, 289297,  DOI: 10.1016/j.jclepro.2015.04.076
    325. 325
      Arvidsson, R.; Molander, S. Prospective Life Cycle Assessment of Epitaxial Graphene Production at Different Manufacturing Scales and Maturity. J. Ind. Ecol. 2017, 21, 11531164,  DOI: 10.1111/jiec.12526
    326. 326
      Pizza, A.; Metz, R.; Hassanzadeh, M.; Bantignies, J.-L. Life Cycle Assessment of Nanocomposites Made of Thermally Conductive Graphite Nanoplatelets. Int. J. Life Cycle Assess. 2014, 19, 12261237,  DOI: 10.1007/s11367-014-0733-2
    327. 327
      Arvidsson, R.; Kushnir, D.; Sandén, B. A.; Molander, S. Prospective Life Cycle Assessment of Graphene Production by Ultrasonication and Chemical Reduction. Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 45294536,  DOI: 10.1021/es405338k
    328. 328
      Rosenbaum, R. K.; Bachmann, T. M.; Gold, L. S.; Huijbregts, M. A. J.; Jolliet, O.; Juraske, R.; Koehler, A.; Larsen, H. F.; MacLeod, M.; Margni, M.; McKone, T. E.; Payet, J.; Schuhmacher, M.; van de Meent, D.; Hauschild, M. Z. USEtox—the UNEP-SETAC Toxicity Model: Recommended Characterisation Factors for Human Toxicity and Freshwater Ecotoxicity in Life Cycle Impact Assessment. Int. J. Life Cycle Assess. 2008, 13, 532546,  DOI: 10.1007/s11367-008-0038-4
    329. 329
      Salieri, B.; Righi, S.; Pasteris, A.; Olsen, S. I. Freshwater Ecotoxicity Characterisation Factor for Metal Oxide Nanoparticles: A Case Study on Titanium Dioxide Nanoparticle. Sci. Total Environ. 2015, 505, 494502,  DOI: 10.1016/j.scitotenv.2014.09.107
    330. 330
      Ettrup, K.; Kounina, A.; Hansen, S. F.; Meesters, J. A. J.; Vea, E. B.; Laurent, A. Development of Comparative Toxicity Potentials of TiO 2 Nanoparticles for Use in Life Cycle Assessment. Environ. Sci. Technol. 2017, 51, 40274037,  DOI: 10.1021/acs.est.6b05049
    331. 331
      Meesters, J. A. J.; Koelmans, A. A.; Quik, J. T. K.; Hendriks, A. J.; van de Meent, D. Multimedia Modeling of Engineered Nanoparticles with SimpleBox4nano: Model Definition and Evaluation. Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 57265736,  DOI: 10.1021/es500548h
    332. 332
      Salieri, B.; Turner, D. A.; Nowack, B.; Hischier, R. Life Cycle Assessment of Manufactured Nanomaterials: Where Are We?. NanoImpact 2018, 10, 108120,  DOI: 10.1016/j.impact.2017.12.003
    333. 333
      Kostarelos, K. Translating Graphene and 2D Materials into Medicine. Nat. Rev. Mater. 2016, 1, 16084,  DOI: 10.1038/natrevmats.2016.84
    334. 334
      Valsami-Jones, E.; Lynch, I. How Safe Are Nanomaterials?. Science 2015, 350, 388389,  DOI: 10.1126/science.aad0768
    335. 335
      Yang, K.; Li, Y.; Tan, X.; Peng, R.; Liu, Z. Behavior and Toxicity of Graphene and Its Functionalized Derivatives in Biological Systems. Small 2013, 9, 14921503,  DOI: 10.1002/smll.201201417
    336. 336
      Seabra, A. B.; Paula, A. J.; de Lima, R.; Alves, O. L.; Durán, N. Nanotoxicity of Graphene and Graphene Oxide. Chem. Res. Toxicol. 2014, 27, 159168,  DOI: 10.1021/tx400385x
    337. 337
      Costa, P. M.; Fadeel, B. Emerging Systems Biology Approaches in Nanotoxicology: Towards a Mechanism-Based Understanding of Nanomaterial Hazard and Risk. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2016, 299, 101111,  DOI: 10.1016/j.taap.2015.12.014
    338. 338
      Nel, A.; Xia, T.; Meng, H.; Wang, X.; Lin, S.; Ji, Z.; Zhang, H. Nanomaterial Toxicity Testing in the 21st Century: Use of a Predictive Toxicological Approach and High-Throughput Screening. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 607621,  DOI: 10.1021/ar300022h
    339. 339
      Fadeel, B.; Farcal, L.; Hardy, B.; Vázquez-Campos, S.; Hristozov, D.; Marcomini, A.; Lynch, I.; Valsami-Jones, E.; Alenius, H.; Savolainen, K. Advanced Tools for the Safety Assessment of Nanomaterials. Nat. Nanotechnol. 2018, 13, 537543,  DOI: 10.1038/s41565-018-0185-0
    340. 340
      Brockmeier, E. K.; Hodges, G.; Hutchinson, T. H.; Butler, E.; Hecker, M.; Tollefsen, K. E.; Garcia-Reyero, N.; Kille, P.; Becker, D.; Chipman, K.; Colbourne, J.; Collette, T. W.; Cossins, A.; Cronin, M.; Graystock, P.; Gutsell, S.; Knapen, D.; Katsiadaki, I.; Lange, A.; Marshall, S. The Role of Omics in the Application of Adverse Outcome Pathways for Chemical Risk Assessment. Toxicol. Sci. 2017, 158, 252262,  DOI: 10.1093/toxsci/kfx097
    341. 341
      Wittwehr, C.; Aladjov, H.; Ankley, G.; Byrne, H. J.; de Knecht, J.; Heinzle, E.; Klambauer, G.; Landesmann, B.; Luijten, M.; MacKay, C.; Maxwell, G.; Meek, M. E.; Paini, A.; Perkins, E.; Sobanski, T.; Villeneuve, D.; Waters, K. M.; Whelan, M. How Adverse Outcome Pathways Can Aid the Development and Use of Computational Prediction Models for Regulatory Toxicology. Toxicol. Sci. 2017, 155, 326336,  DOI: 10.1093/toxsci/kfw207
    342. 342
      Worth, A.; Aschberger, K.; Bofill, D. A.; Bessems, J.; Gerloff, K.; Graepel, R.; Joossens, E.; Lamon, L.; Palosaari, T.; Richarz, A. Evaluation of the Availability and Applicability of Computational Approaches in the Safety Assessment of Nanomaterials Final Report of the Nanocomput Project. JRC Sci. Technol. Report. 2017,  DOI: 10.2760/248139
    343. 343
      Burello, E. Review of (Q)SAR Models for Regulatory Assessment of Nanomaterials Risks. NanoImpact 2017, 8, 4858,  DOI: 10.1016/j.impact.2017.07.002
    344. 344
      Grosse, Y.; Loomis, D.; Guyton, K. Z.; Lauby-Secretan, B.; El Ghissassi, F.; Bouvard, V.; Benbrahim-Tallaa, L.; Guha, N.; Scoccianti, C.; Mattock, H.; Straif, K. Carcinogenicity of Fluoro-Edenite, Silicon Carbide Fibres and Whiskers, and Carbon Nanotubes. Lancet Oncol. 2014, 15, 14271428,  DOI: 10.1016/S1470-2045(14)71109-X
    345. 345
      Kurapati, R.; Mukherjee, S. P.; Martín, C.; Bepete, G.; Vázquez, E.; Pénicaud, A.; Fadeel, B.; Bianco, A. Degradation of Single-Layer and Few-Layer Graphene by Neutrophil Myeloperoxidase. Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 1172211727,  DOI: 10.1002/anie.201806906
    346. 346
      Kurapati, R.; Kostarelos, K.; Prato, M.; Bianco, A. Biomedical Uses for 2D Materials Beyond Graphene: Current Advances and Challenges Ahead. Adv. Mater. 2016, 28, 60526074,  DOI: 10.1002/adma.201506306
    347. 347
      Guiney, L. M.; Wang, X.; Xia, T.; Nel, A. E.; Hersam, M. C. Assessing and Mitigating the Hazard Potential of Two-Dimensional Materials. ACS Nano 2018, 12, 63606377,  DOI: 10.1021/acsnano.8b02491
    348. 348
      Faria, M.; Björnmalm, M.; Thurecht, K. J.; Kent, S. J.; Parton, R. G.; Kavallaris, M.; Johnston, A. P. R.; Gooding, J. J.; Corrie, S. R.; Boyd, B. J.; Thordarson, P.; Whittaker, A. K.; Stevens, M. M.; Prestidge, C. A.; Porter, C. J. H.; Parak, W. J.; Davis, T. P.; Crampin, E. J.; Caruso, F. Minimum Information Reporting in Bio–nano Experimental Literature. Nat. Nanotechnol. 2018, 13, 777785,  DOI: 10.1038/s41565-018-0246-4
  • Supporting Information

    Supporting Information

    ARTICLE SECTIONS
    Jump To

    The Supporting Information is available free of charge on the ACS Publications website at DOI: 10.1021/acsnano.8b04758.

    Five figures and five tables describing 3D plots to illustrate the range of GBMs that have been subjected to toxicological studies (PDF)


    Terms & Conditions

    Most electronic Supporting Information files are available without a subscription to ACS Web Editions. Such files may be downloaded by article for research use (if there is a public use license linked to the relevant article, that license may permit other uses). Permission may be obtained from ACS for other uses through requests via the RightsLink permission system: http://pubs.acs.org/page/copyright/permissions.html.

Pair your accounts.

Export articles to Mendeley

Get article recommendations from ACS based on references in your Mendeley library.

Pair your accounts.

Export articles to Mendeley

Get article recommendations from ACS based on references in your Mendeley library.

You’ve supercharged your research process with ACS and Mendeley!

STEP 1:
Click to create an ACS ID

Please note: If you switch to a different device, you may be asked to login again with only your ACS ID.

Please note: If you switch to a different device, you may be asked to login again with only your ACS ID.

Please note: If you switch to a different device, you may be asked to login again with only your ACS ID.

MENDELEY PAIRING EXPIRED
Your Mendeley pairing has expired. Please reconnect

Ta strona korzysta z plików cookie, aby poprawić komfort użytkowania. Kontynuując korzystanie z witryny, akceptujesz korzystanie z plików cookie. Przeczytaj politykę prywatności ACS.

KONTYNUOWAĆ