Il grafene è un materiale estremamente sottile, un milione di volte più sottile di un capello, vedi il riquadro sottostante. Il materiale contiene un parente, l’ossido di grafene, che, tra le altre cose, viene studiato in relazione alla somministrazione mirata di farmaci nel corpo.

Un’illustrazione di come è strutturato il grafico.

Grafene e ossido di grafene – materiali ultrasottili

Il grafene è un nanomateriale costituito da un singolo strato di atomi di carbonio. È più resistente dell’acciaio, ma allo stesso tempo è pieghevole, trasparente e ha una buona conduttività, il che porta a enormi opportunità in una serie di aree diverse come i “tessuti intelligenti” dove l’elettronica flessibile è essenziale. Il grafene compare anche come componente nei materiali compositi, ovvero materiali costituiti da due o più elementi che insieme formano un materiale con nuove proprietà.

L’ossido di grafene, a sua volta, è un materiale correlato al grafene ed è costituito da un singolo strato di atomi di carbonio e ossigeno. A differenza del grafene, l’ossido di grafene è solubile in acqua e interessante, tra le altre cose, quando si tratta di somministrazione di farmaci nel corpo.

Fonte: Karolinska Institutet

Colpisce il sistema immunitario

Ma i nanomateriali possono anche influenzare il corpo. È noto, ad esempio, che possono influenzare il sistema immunitario. Negli ultimi anni singoli studi hanno dimostrato che può avere un effetto anche sul microbiota intestinale, cioè sui batteri naturalmente presenti nell’intestino.

Il modo in cui questo si collega, vale a dire la relazione tra nanomateriali, flora intestinale e sistema immunitario, è stato studiato dai ricercatori del KI in un nuovo studio.

I pesci sono stati esposti all’ossido di grafene

Il nanomateriale studiato è l’ossido di grafene. A differenza del grafene, l’ossido di grafene è solubile in acqua.

L’ossido di grafene è stato somministrato, tramite acqua, a zebrafish adulto. Il pesce zebra è un buon modello per studiare il sistema immunitario. I ricercatori hanno quindi analizzato in che modo la fornitura di ossido di grafene ha influenzato la composizione della flora intestinale del pesce.

Il microbiota intestinale cambia visibilmente

È stato fatto sia nei pesci normali che nei pesci privi di una molecola recettrice nelle cellule intestinali chiamata recettore degli idrocarburi arilici, il recettore Ah. Il recettore AH è un recettore per vari metaboliti endogeni e batterici.

“Siamo stati in grado di dimostrare che la composizione della flora intestinale cambia chiaramente quando esponiamo il pesce all’ossido di grafene, anche a basse dosi, e si è scoperto che anche il recettore Ah influisce sulla flora intestinale”, afferma Guotao Peng, un borsista post-dottorato presso l’Istituto di Medicina Ambientale del Karolinska Institutet.

Risposta immunitaria come nelle infezioni parassitarie

I ricercatori hanno anche prodotto avannotti di pesce zebra che mancavano completamente della normale flora intestinale. Permette di esaminare gli effetti di singoli componenti della flora intestinale, in questo caso il butirrato di acido grasso, secreto da alcuni batteri intestinali. È già noto che l’acido butirrico può legarsi al recettore AH.

I ricercatori hanno visto che l’ossido di grafene combinato con l’acido butirrico ha innescato una cosiddetta risposta immunitaria di tipo 2 nel pesce. Si è scoperto che l’effetto dipende da quale pesce esprime il recettore Ah nelle cellule intestinali.

Questo tipo di risposta immunitaria si osserva solitamente nelle infezioni parassitarie. La nostra interpretazione è che il sistema immunitario nell’intestino può gestire l’ossido di grafene in modo simile a come trattare con i parassiti, dice Guotao Peng.

È importante capire gli effetti negativi

– Questo dimostra che dobbiamo tenere conto della flora intestinale se vogliamo capire come i nanomateriali influenzano il sistema immunitario. I risultati sono importanti per comprendere i potenziali effetti negativi dei nanomateriali e per la capacità di mitigare o prevenire tali effetti con nuovi materiali, afferma Bengt Fdel, professore presso l’Istituto di medicina ambientale del Karolinska Institutet.

Soggetto accademico:

L’ossido di grafene produce risposte immunitarie di tipo 2 dipendenti dal microbioma tramite i recettori degli idrocarburi arilici. (Guotao Peng, Hanna M. Sinkko, Harri Alenius, Neus Lozano, Kostas Kostarelos, Lars Bräutigam e Bengt Fadeel), La nanotecnologia della natura.

Contatto:

Bengt Fdel, Professore presso l’Istituto di Medicina Ambientale, Karolinska Institutet
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