不思議な素材グラフェンは、人や環境に危険を及ぼす可能性がある

酸化グラフェンのサンプルを手にするカリフォルニア大学リバーサイド校の博士課程学生Jacob D Lanphere氏

グラフェンが苦手とするものを科学者が発見」という見出しを書くのをずっと待っていたが、ついに実現した。
みんなのお気に入りのナノマテリアルは、魔法に近い特性をたくさん持っているかもしれないが、
環境に悪い影響を与える可能性があることがわかったのだ。

グラフェンの話を始めると、つい夢中になってしまいがちだ。
原子1個分の厚さの炭素層で構成されるグラフェンは、驚くほど軽く、驚くほど強く、驚くほど柔軟で、
熱と電気の両方に高い伝導性を持つ。
その特性は、さまざまな分野で技術革新をもたらす可能性を秘めており、「驚異の素材」と呼ばれている。

しかし、グラフェンが実験室で初めて単離されてからまだ10年しか経っていない。
研究者や産業界は、グラフェンを実験室から持ち出して広範な商業用途に使おうと躍起になっているが、
グラフェンの潜在的な悪影響を検証するために費やされている資金ははるかに少ない。

しかし、最近行われた2つの研究では、グラフェンの悪影響についての検討はあまり行われていない。
1つ目は、ブラウン大学の生物学者、エンジニア、材料科学者のチームが、人間の細胞におけるグラフェンの潜在的な毒性を
調査したものである。
その結果、超鋭利で超強力なグラフェンのナノ粒子のギザギザが、
ヒトの肺細胞、皮膚細胞、免疫細胞の細胞膜を容易に
貫通することがわかり、ヒトや他の動物に深刻なダメージを
与える可能性が示唆された。

グラフェンの下部の角が細胞膜を貫通している。粗い角や鋭い角などの機械的特性は、グラフェンを人間の細胞にとって危険なものにする。スケールバーは2μm。(画像：Kane lab/Brown University）。)

「本研究の著者の1人であるRobert Hurt教授（工学）は、
「これらの材料は、意図せずに吸い込まれることもあれば、
新しいバイオメディカル技術のコンポーネントとして、
意図的に注入または移植されることもあります。
「ですから、体内に入ってから細胞とどのように相互作用するのかを
理解したいのです」と述べています。

また、カリフォルニア大学リバーサイド校のBourns College of Engineeringのチームは、酸化グラフェンのナノ粒子が地表水や地下水に混入した場合の環境への影響を調べました。

その結果、有機物が少なく、水の硬度が高い地下水源では、酸化グラフェンナノ粒子の安定性が低下する傾向があり、最終的には地下環境に沈んだり、除去されたりすることがわかった。

指導教官シャロン・ウォーカーの研究室で作業するジェイコブ・D・ランフィア（左）とコリー・ルース

しかし、有機物が多く、硬度が低い湖や川のような表流水では、粒子はより安定しており、特に水面下をより遠くまで移動する傾向が見られました。

つまり、この種のナノ粒子が流出した場合、有機物、植物、魚、動物、そして人間に害を及ぼす可能性があると考えられるのです。影響を受けた地域はすぐに広がり、再び安全になるまでには時間がかかる可能性がある。

「この論文の共著者であるJacob D. Lanphereは、「現在の状況は、30年前の化学物質や医薬品に関する状況に似ています。「今日の状況は、30年前の化学物質や医薬品の状況に似ています。人工的に作られたナノ材料が地下や水に入るとどうなるのか、まだよくわかっていません。ですから、将来的にこの技術の持続可能な応用を促進するためのデータを得るために、私たちは積極的に行動しなければなりません」。

現段階では、グラフェンの産業利用を管理する製品安全データシートは不完全です。グラフェンは、皮膚や目に刺激を与える可能性があり、吸い込んだり摂取したりすると危険性があると記載されています。また、発がん性や発達毒性があるかどうかについては、情報がない。

しかし、最初の研究の研究者たちは、グラフェンは発展途上の素材であり、人工素材として、グラフェンの潜在的な有害性を調べて理解し、それを工学的に除去しようとする機会がこの初期段階にはあると指摘している。グラフェンが私たちの生活の中で大きな存在感を示すようになるまでには、まだ数年はかかるでしょう。ですから、私たち自身や地球にとって、グラフェンをできるだけ安全なものにするにはどうしたらよいか、という課題があります」と述べている。

ブラウン大学の研究は、Proceedings of the National Academy of Sciences（米国科学アカデミー紀要）に掲載されました。カリフォルニア大学リバーサイド校の論文は、『Environmental Engineering Science』誌の特別号に掲載されました。

情報源ブラウン大学、カリフォルニア大学リバーサイド校

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