Palmieri, V.; Perini, G.; De Spirito, M.; Papi, M. (2019). “Graphene oxide touches blood: in vivo interactions of bio-coronated 2D materials”. “L’oxyde de graphène touche le sang : interactions in vivo de matériaux 2D bio-coronés”. Nanoscale Horizons, 4(2), pp. 273-290. [427]
Faits
L’article reconnaît que des travaux sur la conception de nanoparticules de graphène injectables sont en cours depuis au moins 2010.
Les auteurs décrivent que l’oxyde de graphène “GO” dans le sang est recouvert d’une couche de protéines appelée “Couronne biomoléculaire”, qui influence l’interaction avec les cellules, leur absorption et leur biodistribution.
Selon les auteurs, «le GO adsorbe une grande quantité de protéines grâce à sa surface hautement disponible, ce qui est généralement considéré comme une caractéristique désavantageuse in vivo, car plus le nanomatériau étranger fixe de protéines, plus il est attaqué par notre système immunitaire». On peut en déduire que les auteurs cherchent à ce que le système immunitaire n’élimine pas l’oxyde de graphène, puisque le BC sert précisément à marquer le corps étranger. Mais d’un autre côté, «elle peut être utilisée pour sélectionner et enrichir des biomarqueurs qui ne sont pas très concentrés dans le sang des patients». Les biomarqueurs sont des substances ou des éléments qui servent à mesurer quantitativement l’état biologique d’une personne, constituant des indicateurs permettant de détecter des maladies ou de diagnostiquer leur état. Toutefois, l’utilisation de biomarqueurs à d’autres fins n’a pas pu être exclue (d’autres analyses documentaires sont nécessaires, ce qui reste à vérifier).
Les auteurs semblent avoir noté les dangers du GO, en effet ils indiquent que «les petits flocons de GO (quelques centaines de nm) semblent être plus destructeurs». Néanmoins, ils affirment que l’enrobage de protéines par la BC, parmi d’autres procédures, peut réduire le risque “d’hémolyse des globules rouges” , c’est-à-dire la désintégration des globules rouges. Les stratégies d’enrobage et de protection du GO pour qu’il soit toléré par le corps humain sont abordées successivement. En ce qui concerne cette section, le risque de thromboembolie est également reconnu implicitement avec le rGO (Reduced Graphene Oxide) et le GO. En effet, il est indiqué «Lors de l’administration in vivo (250 μg kg -1 de poids corporel), 48% des vaisseaux pulmonaires ont été partiellement occlus après 15 minutes», puis il est précisé «Cet impact in vivo sur la cascade de coagulation peut être causé par l’agrégation du nanomatériau après injection».
L’article confirme que «la compréhension de l’interaction du GO avec les cellules immunitaires est cruciale pour le développement des technologies biomédicales». Cela indique l’intérêt d’appliquer la technologie du graphène malgré le rejet naturel par le corps humain et les problèmes qu’elle génère, voir les références aux études scientifiques sur la toxicité du graphène.
En ce qui concerne la réponse immunitaire du corps humain, on peut citer la déclaration suivante : «Une étude récente a montré que les GO induisaient l’expression de cytokines pro-inflammatoires de manière dépendante de la taille, les GO plus petits (<1 μm) étant plus efficaces que les plus grands (1-10 μm)». Les cytokines, également appelées “cytokines ou cytokines”, ont été l’un des symptômes les plus contrastés pendant la pandémie de COVID-19, ce qui permet de déduire une relation de cause à effet avec ce qui est indiqué dans l’article. La tempête de cytokines est largement documentée, voir (Hu, B. ; Huang, S. ; Yin, L. 2021 | Sinha, P. ; Matthay, M.A. ; Calfee, C.S. 2020 | Sun, X. ; Wang, T. ; Cai, D. ; Hu, Z. ; Liao, H. ; Zhi, L. ; Wang, A. 2020) et les références disponibles dans la requête suivante “cytokine storm”, “covid”.
Dans la section 6 sur la biodistribution et la biosécurité, il est indiqué que «les nanoparticules destinées à l’administration de médicaments sont conçues pour réduire la clairance et prolonger les temps de circulation systémique, ce qui augmente les possibilités d’administration ciblée. Cependant, l’inconvénient des temps de circulation prolongés est la possibilité accrue d’interaction avec les composants sanguins et l’activation d’effets indésirables». Cela corrobore à nouveau l’intérêt du graphène pour ses propriétés particulières de recombinaison et d’assimilation, ainsi que l’intérêt de la communauté scientifique à s’engager dans cette voie.
Il est indiqué que «dans les 48 heures suivant l’injection, le GO est éliminé de la circulation sanguine et distribué dans divers organes avec une accumulation préférentielle dans les poumons, le foie et la rate». Alors qu’une faible dose de “(1 mg kg -1)” n’a pas causé de dommages appréciables au cours des 14 premiers jours, une dose plus élevée de “(10 mg kg -1)” l’a fait. Il s’agissait de «lésions granulomateuses, d’œdème pulmonaire, d’infiltration de cellules inflammatoires et de fibrose dans les poumons». Les effets rapportés par d’autres auteurs (Ema, M. ; Gamo, M. ; Honda, K. «les effets pathologiques sur les poumons sont proportionnels au degré de dispersion et d’oxydation du GO. Injecté directement dans les poumons, le GO induit des lésions pulmonaires graves à long terme (21 jours)». Il a également été constaté que l’administration d’oxyde de graphène réduit “rGO” provoquait «de légers signes de toxicité dans le sang, le foie et les reins et une absence d’inflammation après 7 jours».
Il fait également allusion aux problèmes de dégradation qui peuvent conduire à des problèmes d’accumulation dans les cellules, en effet il est question de «la dégradation du GO injecté est un problème majeur de biosécurité. L’interaction à long terme (14 jours) du GO avec le plasma entraîne une réduction et une biodégradation… les particules biodégradables sont digérées et éliminées du corps, tandis que les particules non biodégradables s’accumulent dans les cellules pendant des périodes prolongées». L’auteur ne fait pas allusion aux effets négatifs qu’une telle accumulation peut entraîner. Les auteurs reconnaissent que le graphène est encore loin d’être prêt pour un traitement clinique sûr chez les patients, comme ils le déclarent : «Malgré les grands progrès scientifiques, les futures études pour l’application in vivo devraient se concentrer sur certaines faiblesses de la recherche sur le graphène. Tout d’abord, les matériaux en graphène doivent être conçus pour avoir plus qu’une petite taille stable pour une excrétion rapide et une composition dégradable pour limiter la toxicité».
Fig.1. Interactions de l’oxyde de graphène dans le sang et ses composants. (Palmieri, V. ; Perini, G. ; De-Spirito, M. ; Papi, M. 2019)Opinions
Comme l’indique l’article, les chercheurs sont conscients des effets indésirables de l’oxyde de graphène et tentent clairement d’éviter les complications liées au rejet par le système immunitaire. Si l’on ajoute à cela la reconnaissance du développement de vaccins contre le coronavirus contenant de l’oxyde de graphène (voir l’entrée sur les vaccins recombinants), on peut conclure que les vaccins pourraient présenter des risques importants pour la santé.
La réponse inflammatoire des cytokines qui peut affecter les poumons et le cœur présente un degré raisonnable de chevauchement avec les effets de COVID-19, voir (Rizzo, P. ; Dalla-Sega, F.V. ; Fortini, F. ; Marracino, L. ; Rapezzi, C. ; Ferrari, R. 2020) et vérifier la littérature disponible dans la requête suivante “cytokine storm”, “covid”, “lungs”.
L’oxyde de graphène étant considéré comme un transporteur/vecteur pour l’administration de médicaments, les questions suivantes se posent : quel type de médicaments pourrait-il transporter, pourrait-il transporter des médicaments ou des substances nocives pour la santé, pourrait-il transporter des agents pathogènes ou des virus ? Il est clair que l’oxyde de graphène peut transporter des vaccins selon le brevet du vaccin recombinant.
La lecture de l’article permet de déduire que l’oxyde de graphène GO ou sa variante rGO ne sont pas prêts à offrir la sécurité nécessaire dans le cadre d’un traitement clinique et en sont donc encore au stade expérimental. Ce sont les applications de cette biotechnologie qui peuvent faire la différence entre une utilisation correcte et bien intentionnée, c’est-à-dire le traitement de maladies et de pathologies, et une utilisation malveillante, c’est-à-dire l’administration de médicaments, d’inhibiteurs neurologiques, l’ajout de la biotechnologie CRISPR pour la modification génétique sans consentement, ou tout autre composé, matériau ou bio-nano technologie.
Hypothèses
L’oxyde de graphène “GO” ou l’oxyde de graphène réduit “rGO” pourrait être à l’origine des symptômes du COVID-19, ce qui impliquerait qu’il y a une intoxication au graphène, par des voies d’administration encore inconnues (par exemple, aérosols, contamination de l’eau, de l’air, des aliments, etc.) et pas nécessairement un virus, ou du moins pas seulement.
Dérivé de la première hypothèse, l’oxyde de graphène aurait pu être conçu comme un vecteur adjuvant pour la transmission et la potentialisation d’un coronavirus à un stade précoce de la pandémie et non uniquement pour l’administration de médicaments (Li, Z. ; Fan, J. ; Tong, C. ; Zhou, H. ; Wang, W. ; Li, B. ; Wang, W. 2019).
Bibliographie
Les urls afférentes sont dans l’article original de Mik Andersen. [428]
Interaction de l’oxyde de graphène avec les cellules du cerveau
Références
Rauti, R.; Lozano, N.; León, V.; Scaini, D.; Musto, M.; Rago, I.; Ballerini, L. (2016). “Graphene Oxide Nanosheets Reshape Synaptic Function in Cultured Brain Networks”. “Des nanofeuillets d’oxyde de graphène remodèlent la fonction synaptique dans des réseaux cérébraux en culture”. ACS Nano, 10(4), pp. 4459-4471. [429]
Faits
Les auteurs concluent que les plus gros flocons d’oxyde de graphène utilisés dans leur expérience avec les cellules du cerveau étaient sans équivoque cytotoxiques et nocifs.
Une autre déclaration importante est qu’à ce jour (2016), la réaction des cellules gliales à l’oxyde de graphène “GO” n’avait pas été étudiée, ce qui signifie qu’il s’agit d’une ligne de recherche expérimentale très récente.
Les expériences menées sur des cultures de cellules cérébrales ont révélé des problèmes évidents de mort cellulaire, ce qui suscite des inquiétudes quant à la sécurité et à la nanotoxicité du matériau. En fait, il est rapporté que «6 jours d’exposition de cultures à des quantités égales de GO dispersé ont induit une perte non équivoque de cellules hippocampiques, à la fois de neuroglies et de neurones, rendant difficile toute évaluation ultérieure des interactions membrane/échelle». En fait, d’autres chercheurs (Mendonça, M.C.P. ; Soares, E.S. ; de Jesus, M.B. ; Ceragioli, H.J. ; Batista, Â.G. ; Nyúl-Tóth, Á. ; da Cruz-Hofling, M.A. 2016) arrivent à la même conclusion, même si le GO est recouvert d’une couche protectrice de polyéthylène glycol, également connu sous le nom de PEG (Polyéthylène glycol), en se référant à ce qui suit «La PEGylation des nanomatériaux et des produits thérapeutiques est actuellement considérée comme l’une des approches les plus prometteuses pour réduire la toxicité et obtenir des résultats pharmacocinétiques favorables « . Cependant, des effets délétères et la mort ont été observés dans différents types de cellules traitées avec des nanoparticules PEGylées, principalement par l’induction d’un stress oxydatif, ce qui corrobore les résultats du présent plan expérimental.»
Les chercheurs ont noté que la capacité à endommager les cellules cérébrales pourrait être utilisée dans le domaine de la neuropharmacologie dans les cas où l’on souhaite réduire ou moduler la capacité synaptique du cerveau. Ceci est dû aux propriétés de la GO à réguler le glutamate, qui est un neurotransmetteur nécessaire à la régulation de l’activité synaptique du cerveau.
Les auteurs concluent que la forme des nanoparticules de graphène, leur caractérisation physico-chimique, leur géométrie et leurs propriétés déterminent largement les applications potentielles du graphène en biologie.
Fig.1. Les nanoplaquettes d’oxyde de graphène interagissent avec les neurones du cerveau (Rauti, R. ; Lozano, N. ; León, V. ; Scaini, D. ; Musto, M. ; Rago, I. ; Ballerini, L. 2016).Opinions
L’oxyde de graphène GO peut être neurotoxique, en fonction de la taille des particules ou des paillettes de graphène, de leur géométrie et de leurs propriétés physicochimiques, comme l’indiquent les chercheurs, ainsi que de leur degré de saturation dans les applications. Les auteurs reconnaissent les préoccupations et les dangers liés à l’utilisation de ces matériaux.
Un vaccin à base de GO et d’oxyde de graphène est potentiellement dangereux pour les tissus cérébraux, car il pourrait entraîner la perte de cellules et de neurones de l’hippocampe, provoquant hypothétiquement des maladies neurodégénératives.
Bibliographie
Les urls afférentes sont dans l’article original de Mik Andersen. [430]
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Références
Xiaoli, F.; Yaqing, Z.; Ruhui, L.; Xuan, L.; Aijie, C.; Yanli, Z.; Longquan, S. (2021). “Graphene oxide disrupted mitochondrial homeostasis through inducing intracellular redox deviation and autophagy-lysosomal network dysfunction in SH-SY5Y cells”. “L’oxyde de graphène perturbe l’homéostasie mitochondriale en induisant une déviation redox intracellulaire et un dysfonctionnement du réseau autophagique-lysosomique dans les cellules SH-SY5Y”. Journal of Hazardous Materials, 416, 126158. [431]
Faits
Les chercheurs analysent les risques et les problèmes de toxicité de l’oxyde de graphène affectant le fonctionnement normal des mitochondries (organites cellulaires chargés de fournir de l’énergie aux cellules).
Les effets biologiques indésirables ont été testés sur des cellules SH-SY5Y en culture. Les cellules SH-SY5Y sont des lignées cellulaires d’origine humaine utilisées pour la recherche sur les cellules du cerveau et les maladies neurodégénératives, car elles sont très similaires aux neuroblastes SK-N-SH, qui sont les cellules embryonnaires des neurones.
Le résumé de l’article fait état de l’une de leurs principales conclusions : «Nous avons constaté que le traitement par ultrasons modifiait l’état d’oxydation et la réactivité de la surface plane du GO (oxyde de graphène) en raison de son activité d’hydratation, ce qui a entraîné une peroxydation des lipides et des dommages à la membrane cellulaire».
L’article indique que l’application d’ultrasons peut provoquer la destruction de la structure primaire des nanomatériaux d’oxyde de graphène «entraînant une fragmentation et des défauts de surface ou de bord, et affectant leurs comportements dans le système biologique». Selon les auteurs, les ultrasons génèrent des “électrons radicaux libres non apparié” qui réagissent pour provoquer l’oxydation des cellules, entraînant un déséquilibre REDOX (stress oxydatif), causant des dommages à l’ADN et générant des ROS (espèces réactives de l’oxygène, autrement dit, des radicaux libres, des ions oxygène et des peroxydes). Ce processus est responsable des effets toxicologiques de l’oxyde de graphène.
Lorsque la concentration d’oxyde de graphène est supérieure à 40 μg/ml (40 microgrammes par millilitre), la survie des cellules est significativement réduite à moins de 66 % après 3 heures. La mort cellulaire apoptotique a été observée dans les expériences, voir figure 1.
Fig.1. Preuve de la mort cellulaire causée par l’oxyde de graphène (Xiaoli, F. ; Yaqing, Z. ; Ruhui, L. ; Xuan, L. ; Aijie, C. ; Yanli, Z. ; Longquan, S. 2021).L’article se concentre sur le déséquilibre REDOX cellulaire résultant de systèmes antioxydants déséquilibrés. On a constaté que les cellules traitées avec de l’oxyde de graphène GO déclenchaient une production excessive de ROS, qui était le précurseur du stress oxydatif cellulaire. Pour le confirmer, les chercheurs ont appliqué des traitements à la NAC (N-acétyl cystéine), qui ont réduit les niveaux de ROS et confirmé que l’oxyde de graphène GO était responsable de l’activation de la voie de signalisation NOX2 (oxydases) à l’origine du déséquilibre REDOX. Selon les auteurs, l’oxyde de graphène est responsable de «l’affaiblissement de la capacité antioxydante».
La NAC (N-acétyl cystéine) est donc confirmée comme un antioxydant efficace pour contrecarrer les déséquilibres REDOX causés par l’oxyde de graphène GO.
Parmi les conclusions, la suivante est éclairante : «L’exposition au GO induit un effet alcalinisant sur les lysosomes, affectant la progression normale du flux autophagique et limitant la clairance des autophagosomes, ce qui entraîne finalement une accumulation excessive de substrats liés à l’autophagie, y compris des mitochondries dysfonctionnelles. Ensemble, ces effets toxiques ont déclenché une mort cellulaire apoptotique médiée par les mitochondries.» La figure 2 ci-dessous montre comment l’ensemble du processus conduisant à la mort cellulaire est déclenché, les nanoplaquettes d’oxyde de graphène GO étant les initiateurs. Ce processus est appelé « perturbation de l’homéostasie mitochondriale ».
Fig.2. Processus d’oxydation et mort cellulaire (Xiaoli, F. ; Yaqing, Z. ; Ruhui, L. ; Xuan, L. ; Aijie, C. ; Yanli, Z. ; Longquan, S. 2021).Opinions
L’article démontre le danger de l’oxyde de graphène, sa toxicité et ses effets déstabilisants REDOX, entraînant la mort des cellules. Cela corrobore bon nombre des conséquences et symptômes décrits en relation avec le coronavirus. Si l’on considère que les vaccins contiennent de l’oxyde de graphène (Campra, P. 2021), ils pourraient causer des problèmes de santé importants chez les personnes inoculées.
Il semble judicieux de disposer d’un stock de NAC (N-Acétyl-Cystéine) et d’antioxydants pour se protéger de l’oxyde de graphène GO, au cas où des symptômes de coronavirus seraient perçus, afin de pouvoir prévenir les processus d’oxydation décrits par les chercheurs, voir (Alamdari, D.H. ; Moghaddam, A.B. ; Amini, S. ; Keramati, M.R. ; Zarmehri, A. M. ; Alamdari, A.H. ; Koliakos, G. 2020 | De Flora, S. ; Balansky, R. ; La Maestra, S. 2020 | Ibrahim, H. ; Perl, A. ; Smith, D. ; Lewis, T. ; Kon, Z. ; Goldenberg, R. ; Williams, M. 2020 | Liu, Y. ; Wang, M. ; Luo, G. ; Qian, X. ; Wu, C. ; Zhang, Y. ; Tang, Y. 2020 | Poe, F.L. ; Corn, J. 2020 | Puyo, C. ; Kreig, D. ; Saddi, V. ; Ansari, E. ; Prince, O. 2020).
Bibliographie
Les urls afférentes sont dans l’article original de Mik Andersen. [432]
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Références
Luong, D.X.; Bets, K.V.; Algozeeb, W.A.; Stanford, M.G.; Kittrell, C.; Chen, W.; Tour, J.M. (2020). “Gram-scale bottom-up flash graphene synthesis”. Nature, 577(7792), pp. 647-651. [433]
Faits
L’article de (Luong, D.X. ; Bets, K.V. ; Algozeeb, W.A. ; Stanford, M.G. ; Kittrell, C. ; Chen, W. ; Tour, J.M. 2020) est particulièrement pertinent, car il démontre que la production à grande échelle de graphène est parfaitement réalisable, sans nécessiter un haut degré de sophistication ou de procédures chimiques. Dans leur résumé, ils dévoilent l’objet de leur recherche : «Nous montrons ici que le chauffage instantané par effet Joule de sources de carbone peu coûteuses, telles que le charbon, le coke de pétrole, le biochar, le noir de carbone, les déchets alimentaires, les pneus en caoutchouc et les déchets plastiques mélangés, peut produire des quantités de graphène à l’échelle du gramme en moins d’une seconde». Les chercheurs ont réussi à produire du graphène de haute qualité en quelques millisecondes avec une dépense énergétique réduite, en utilisant des électrodes et des tubes en quartz, comme nous l’expliquerons plus loin.
Le produit baptisé “Graphène Flash” «n’utilise aucun four, aucun solvant et aucun gaz réactif. Les rendements dépendent de la teneur en carbone de la source ; lorsqu’on utilise une source à forte teneur en carbone comme la suie, le charbon anthracite ou le coke calciné, les rendements peuvent aller de 80 à 90 % avec une pureté du carbone supérieure à 99 %». Pour l’affirmer, les chercheurs ont analysé les échantillons de graphène par spectroscopie Raman, obtenant «une bande D de faible intensité ou absente pour le Graphène Flash, ce qui indique que le Graphène Flash présente l’une des plus faibles concentrations de défauts signalées à ce jour pour le graphène».
Fig.1. Synthèse du graphène à partir de diverses sources de carbone (Luong, D.X. ; Bets, K.V. ; Algozeeb, W.A. ; Stanford, M.G. ; Kittrell, C. ; Chen, W. ; Tour, J.M. 2020).
Le procédé FJH (Flash Joule Heating) consiste en l’encapsulation comprimée (dans un mince tube de quartz) du matériau à haute teneur en carbone à convertir en graphène, enfermé dans un empilement d’électrodes, qui génère un courant qui augmente considérablement la température (3.000ºK = 2.726ºC) en un éclat temporaire (flash) de quelques millisecondes. Cela génère la cristallisation du carbone en graphène. En ce qui concerne le coût, les auteurs notent que «seulement 7,2 kilojoules par gramme sont nécessaires pour la synthèse du Graphène Flash, ce qui pourrait permettre d’utiliser le Graphène Flash dans des composites en vrac de plastiques, de métaux, de contreplaqué, de béton et d’autres matériaux de construction». Les 7,2 kilojoules équivalent à 0,002kWh. Si l’on suppose que la production de graphène se fait de nuit, un tarif nocturne de 0,16 €/kWh (environ en Espagne) s’appliquerait, ce qui signifie que la production d’un gramme de graphène de haute qualité coûterait 0,00032 € net, et donc qu’une tonne métrique coûterait 320 €.
Pour démontrer la validité de la méthode avec les déchets organiques, ils ont pris le cas du café qui «contient environ 40% de carbone, donc le rendement basé sur la teneur initiale en carbone est de ~ 85%». En effet, les glucides étant prédominants, tout déchet organique à forte teneur en glucides est susceptible d’être utilisé dans ces processus. Malgré cela, le rendement le plus élevé se trouve directement dans le charbon : «Le rendement du procédé FJH peut atteindre 80 à 90 % à partir de sources à forte teneur en carbone telles que le noir de carbone, le coke de calcination ou le charbon anthracite». D’autres matériaux peuvent être utilisés à cette fin : «charbon de bois, biochar, acide humique, kératine (cheveux humains), lignine, saccharose, amidon, écorce de pin, suie d’huile d’olive, chou, noix de coco, les coques de pistaches, les peaux de pommes de terre, les pneus en caoutchouc et en plastique mélangé, y compris le polyéthylène téréphtalate (PET ou PETE), le polyéthylène haute ou basse densité, le chlorure de polyvinyle, le polypropylène et le polyacrylonitrile».
Quant à la qualité du graphène 2D, «elle est optimisée en ajustant la compression de l’échantillon entre les électrodes (qui affecte la conductivité de l’échantillon), la tension du condensateur et la durée de commutation pour contrôler la température et la durée du flash. Le dégazage de l’hydrogène, de l’azote et de l’oxygène pendant le processus de FJH pourrait contribuer à la formation de grandes et fines feuilles de graphène… il pourrait empêcher l’empilement des couches de graphène, permettant ainsi une croissance ultérieure.»
Une autre propriété intéressante révélée par l’étude est que le Graphène Flash «était dispersable dans une solution d’eau/surfactant pour fournir des dispersions très concentrées atteignant 4gl -1». Cela a été possible parce que la méthode FJH est efficace pour exfolier les couches de graphène, ce qui est idéal pour la fabrication d’aérogels, d’hydrogels et de solutions physiologiques.
Les applications de cette découverte incluent le mélange de graphène dans des produits de construction tels que le ciment ou le béton. Il a été démontré que le mélange de ciment avec du graphène améliorait sa résistance de 25 % par rapport à d’autres composites commerciaux à base de graphène. «Ces améliorations sont presque trois fois supérieures à celles des autres composites graphène-ciment rapportés avec la même charge… les images de microscopie montrent une distribution homogène du Graphène Flash dans la matrice de ciment.» Ces propriétés sont extensibles à d’autres matériaux tels que les polymères, largement utilisés dans l’industrie, comme le polyéthylène glycol.
Opinions
Les coûts de production du graphène en vrac de haute qualité sont très faibles, étant donné qu’il peut être synthétisé à partir de déchets organiques. Cet article démontre que la fabrication est simple et évolutive. La production à grande échelle de graphène, nécessaire pour répondre à la demande de vaccins, de sérums, d’engrais, de produits phytosanitaires, de produits de pulvérisation et d’injection d’aérosols atmosphériques, pourrait être satisfaite sans pénurie. En l’absence de charbon et de ses dérivés, on peut utiliser les déchets organiques et les plastiques, qui sont déjà triés par les citoyens pour être recyclés dans des conteneurs.
Toute industrie pourrait facilement se convertir à la production de graphène, étant donné la simplicité des matériaux nécessaires à sa production par la méthode FJH (Flash Joule Heating). En outre, il s’agit d’une activité lucrative, puisque la production d’une tonne de graphène pourrait coûter 320 euros. Pour avoir une idée du profit que l’industrie tire de la production de graphène, il suffit de prendre les informations sur les ventes de graphène en vrac, qui sont de 0,85 €/gramme pour les commandes de plus de 25 kg. Cela signifie que pour chaque tonne vendue, un bénéfice net de plus de 670.000 € serait obtenu si l’on tient compte des coûts logistiques, du transport/distribution, de l’acquisition des matières premières pour la fabrication du graphène, du marketing et des taxes.
Bibliographie
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Les bactéries lactiques pourraient protéger l’intestin contre la toxicité de l’oxyde de graphène
Références
Zhao, Y.; Yu, X.; Jia, R.; Yang, R.; Rui, Q.; Wang, D. (2015). “Lactic acid bacteria protects Caenorhabditis elegans from toxicity of graphene oxide by maintaining normal intestinal permeability under different genetic backgrounds”. “Les bactéries lactiques protègent Caenorhabditis elegans de la toxicité de l’oxyde de graphène en maintenant une perméabilité intestinale normale dans différents contextes génétiques.”Scientific reports, 5 (1), pp. 1-13. [435]
Faits
Les bactéries lactiques constituent un groupe hétérogène de micro-organismes qui se caractérisent par la production d’acide lactique par fermentation des hydrates de carbone. Selon (Requena, T. 2018), les genres que l’on trouve couramment dans ces groupes sont Lactococcus, Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, Streptococcus, Aerococcus, Oenococcus, Carnobacterium, Enterococcus et Weissella, entre autres. Les bactéries lactiques sont utilisées dans la fermentation des aliments, leur rôle est donc crucial pour la santé humaine. Dans cette optique, les chercheurs (Zhao, Y. ; Yu, X. ; Jia, R. ; Yang, R. ; Rui, Q. ; Wang, D. 2015) emploient «Caenorhabditis elegans (nématode) pour étudier l’effet bénéfique possible du prétraitement par Lactobacillus bulgaricus contre la toxicité de l’oxyde de graphène (GO) et les mécanismes sous-jacents». Les premiers résultats ont confirmé l’hypothèse selon laquelle « Lactobacillus bulgaricus a empêché la toxicité de GO dans les fonctions des organes cibles primaires et secondaires chez les nématodes. Lactobacillus bulgaricus a bloqué la translocation de GO dans les organes cibles secondaires à travers la barrière intestinale tout en maintenant une perméabilité intestinale normale». Ces informations pourraient être très importantes pour aider à atténuer ou à contrecarrer les effets de l’oxyde de graphène, comme on peut le déduire des déclarations des scientifiques.
Il convient de noter l’importante mention faite par les auteurs de la toxicité de l’oxyde de graphène GO, qui provoque une cytotoxicité, des effets indésirables in-vivo et in-vitro, une toxicité pulmonaire, une toxicité pour la reproduction chez les mammifères, une génotoxicité, des dysfonctionnements intestinaux et des dommages cellulaires, étant référencée et décrite dans la littérature scientifique, voir (Akhavan, O. Ghaderi, E. ; Rahimi, K. 2012 | Yang, K. ; Li, Y. ; Tan, X. ; Peng, R. ; Liu, Z. 2013 | Zhao, Y. ; Wu, Q. ; Li, Y. ; Wang, D. 2013 | Yuan, J. ; Gao, H. ; Sui, J. ; Duan, H. ; Chen, W.N. ; Ching, C.B. 2012 | Qu, G. ; Liu, S. ; Zhang, S. ; Wang, L. ; Wang, X. ; Sun, B. ; Jiang, G.B. 2013 | Li, Y. ; Wu, Q. ; Zhao, Y. ; Bai, Y. ; Chen, P. ; Xia, T. ; Wang, D. 2014 | Li, B. ; Yang, J. ; Huang, Q. ; Zhang, Y. ; Peng, C. ; Zhang, Y. ; Fan, C. 2013 | Akhavan, O. ; Ghaderi, E. ; Hashemi, E. ; Akbari, E. 2015 | Fu, C. ; Liu, T. ; Li, L. ; Liu, H. ; Liang, Q. ; Meng, X. 2015) et la page de documentation sur les dommages et la toxicité de ce blog.
En outre, les chercheurs décrivent «plusieurs mécanismes cellulaires pour expliquer la toxicité du GO : 1) interaction par contact direct des bords ultra tranchants du GO avec la membrane cellulaire, 2) induction de la production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) et 3) enveloppement des cellules ou des micro-organismes et agrégation dans le milieu de culture» (Akhavan, O. ; Ghaderi, E. 2010 | Hu, W. ; Peng, C. ; Lv, M. ; Li, X. ; Zhang, Y. ; Chen, N. ; Huang, Q. 2011 | Chang, Y. ; Yang, S.T. ; Liu, J.H. ; Dong, E. ; Wang, Y. ; Cao, A. ; Wang, H. 2011 | Akhavan, O. ; Ghaderi, E. ; Akhavan, A. 2012 | Akhavan, O. ; Ghaderi, E. ; Esfandiar, A. 2011 | Akhavan, O. ; Ghaderi, E. ; Esfandiar, A. 2011 | Hashemi, E. ; Akhavan, O. ; Shamsara, M. ; Rahighi, R. ; Esfandiar, A. ; Tayefeh, A.R. 2014).
La recherche rapporte la procédure/méthodologie expérimentale sur un nématode in-vivo (Caenorhabditis elegans), afin d’expérimenter la toxicité des nanomatériaux manufacturés, ou des nanomatériaux manufacturés développés avec de l’oxyde de graphène GO, et de connaître les conséquences chez les mammifères ou les humains «les nanomatériaux manufacturés peuvent transloquer vers des organes cibles primaires (tels que l’intestin) et/ou des organes cibles secondaires, tels que les neurones et les organes reproducteurs».
L’intestin joue un rôle crucial en tant que «barrière biologique à la toxicité potentielle des nanomatériaux manufacturés chez les nématodes». Si ce phénomène a été vérifié chez les nématodes, il pourrait également être extrapolé aux mammifères et aux humains.
Les chercheurs fournissent des informations très pertinentes dans la déclaration suivante : «La fonction intestinale est impliquée dans le contrôle du comportement de défécation chez C. elegans et peut être utilisée avec succès pour l’évaluation de la toxicité et l’étude toxicologique des nanomatériaux manufacturés à base de carbone tels que le graphite, les nanotubes de carbone à multiples parois et le fullerenol». Jusqu’à présent, l’oxyde de graphène était connu sous forme de 2D (nanofeuilles d’un atome d’épaisseur), de 3D (plusieurs couches empilées les unes sur les autres), de nanotubes (cylindres d’oxyde de graphène, également appelés nanotubes de carbone), de nanotubes multiparois (appelés MWCNT, qui sont des cylindres d’oxyde de graphène) et de nanotubes de carbone multiparois (appelés MWCNT), qui sont des cylindres d’oxyde de graphène disposés les uns dans les autres) et une nouvelle forme inconnue, le “fullerénol”, également connu sous le nom de “fullerène”, qui est une molécule de carbone géométrique en 3D de forme ellipsoïde/sphérique, voir figure 2. Cette composante est très pertinente pour l’étude des effets toxiques de l’oxyde de graphène dans le corps humain, la détection de nouveaux vecteurs de contamination, et sera donc abordée dans les prochains posts.
Pour mener à bien cette expérience, les chercheurs ont «choisi le critère de la production d’espèces réactives de l’oxygène (ERO) au niveau intestinal». C’est l’observation de la toxicité de l’oxyde de graphène chez les nématodes lorsqu’on leur administre des Lactobacillus bulgaricus et leur réaction intestinale en générant des radicaux libres (ROS). Selon cette méthode, il a été observé que «l’administration de Lactobacillus bulgaricus a modifié le schéma de translocation du GO dans les nématodes… Après un prétraitement avec Lactobacillus bulgaricus, l’oxyde de graphène GO était principalement distribué dans le pharynx et l’intestin et aucun signal n’a été détecté dans les organes cibles secondaires des nématodes». Ceci nous permet d’affirmer que «l’administration de Lactobacillus bulgaricus a été utile pour maintenir l’état normal de la perméabilité intestinale chez les nématodes exposés au GO». Ceci a pu être vérifié par l’utilisation du colorant fluorescent “rouge du Nil”. Une autre preuve des effets du Lactobacillus bulgaricus sur l’oxyde de graphène est le comportement de défécation «L’administration de Lactobacillus bulgaricus a maintenu un comportement normal de défécation chez les nématodes exposés au GO… Le prétraitement par Lactobacillus bulgaricus a remarquablement récupéré l’effet toxique du GO en rétablissant le cycle normal de défécation». Ceci a pu être vérifié par le test de fluorescence qui a été significativement réduit par rapport aux nématodes non traités. D’autres preuves importantes concernent la réduction de la toxicité de l’oxyde de graphène : «L’administration de Lactobacillus bulgaricus a empêché la toxicité du GO chez les nématodes présentant des mutations génétiques sensibles». Les chercheurs ont découvert que le stress oxydatif généré par les gènes sod-2, sod-3, gas-1 ou aak-2 provoquait des réactions toxiques lorsqu’il interagissait avec l’oxyde de graphène GO. En effet, «les gènes sod-2 et sod-3 codent pour des superoxyde dismutases de manganèse mitochondriales, le gène gas-1 code pour une sous-unité du complexe I mitochondrial et le gène aak-2 code pour une sous-unité alpha catalytique de la protéine kinase». L’oxyde de graphène a induit une mutation des gènes sod-2 , sod-3 , gas-1 ou aak-2, entraînant une production importante de ROS, ou radicaux libres, responsables de la mort cellulaire. Cependant, «nous avons constaté que le prétraitement par Lactobacillus bulgaricus pouvait encore supprimer efficacement l’induction de la production de ROS intestinaux et la diminution du comportement de locomotion chez les mutants sod-2, sod-3, gas-1 ou aak-2 exposés au GO, ce qui permet de conclure que le prétraitement par Lactobacillus bulgaricus peut avoir l’effet bénéfique d’être contre la toxicité du GO chez les nématodes».
En guise de conclusion finale, les chercheurs affirment que «le prétraitement par LAB pourrait supprimer efficacement la toxicité de l’exposition au GO sur la fonction des organes cibles primaires et secondaires chez les nématodes. L’un des principaux mécanismes cellulaires à l’origine des effets bénéfiques du prétraitement par Lactobacillus bulgaricus est le maintien d’une perméabilité intestinale normale chez les nématodes exposés au GO. Un autre mécanisme cellulaire pour les effets bénéfiques du prétraitement par Lactobacillus bulgaricus est le maintien d’un comportement normal de défécation chez les nématodes exposés au GO. Les effets combinés sur la perméabilité intestinale et le comportement de défécation par le prétraitement au Lactobacillus bulgaricus ont empêché la translocation du GO vers les organes cibles secondaires ou la biodisponibilité du GO aux cellules de l’organisme à travers la barrière intestinale chez les nématodes. Un des mécanismes moléculaires importants pour les effets bénéfiques du prétraitement au Lactobacillus bulgaricus est que le Lactobacillus bulgaricus peut exercer ses effets bénéfiques contre la toxicité du GO » et même le traitement au Lactobacillus bulgaricus aurait «des effets bénéfiques contre la toxicité du GO même chez les nématodes avec des mutations génétiques susceptibles de générer des réactions toxiques à l’exposition à l’oxyde de graphène».
Atténuation de l’oxyde de graphène par saturation des protéines.
Selon les chercheurs (Hu, W. ; Peng, C. ; Lv, M. ; Li, X. ; Zhang, Y. ; Chen, N. ; Huang, Q. 2011), une autre façon de réduire la cytotoxicité de l’oxyde de graphène consiste à le saturer de protéines, formant ce que l’on appelle une “couronne de protéines”. Ils affirment que «la cytotoxicité des nanoplaquettes de GO résulte d’interactions directes entre la membrane cellulaire et les nanoplaquettes de GO qui causent des dommages physiques à la membrane cellulaire. Cet effet est fortement atténué lorsque le GO est incubé avec du SBF en raison de la capacité d’adsorption des protéines extrêmement élevée du GO.» Le SBF, également connu sous le nom de sérum bovin fœtal, est un complément qui favorise la croissance et l’adhésion des cultures cellulaires en laboratoire.
Les observations ont révélé «qu’une grande quantité de protéines avait recouvert les surfaces des nanoplaquettes de GO (désignées comme GO recouvertes de FBS). En outre, la liaison des protéines GO-SBF a atteint l’équilibre en 30 minutes.» Connaissant la capacité d’adsorption enzymatique de l’oxyde de graphène, démontrée dans des filtres pour la séparation du lactose, il n’est pas surprenant qu’il soit également capable d’adsorber des protéines, cette tactique de saturation est donc ingénieuse. Cela s’est traduit par d’autres tests dans lesquels «les nanoplaquettes d’oxyde de graphène GO ont pu adsorber environ 1,6 mg de BSA (albumine de sérum bovin). Cette capacité de charge était respectivement ∼9 fois et ∼1,8 fois supérieure à celle de la BSA pour deux nanomatériaux bien connus ayant une forte capacité d’adsorption des protéines, à savoir les nanotubes de carbone multiparois (MWNT) et les nanotubes de carbone à paroi simple (SWNT). Ces données suggèrent que les nanoplaquettes de GO possèdent une capacité d’adsorption exceptionnellement élevée pour les protéines abondantes dans le milieu SBF.» Comme les nanoplaquettes de GO étaient recouvertes de protéines, elles ne pouvaient pas couper ou endommager les membranes cellulaires, ce qui réduit les interactions directes avec les cellules, évitant ainsi le stress oxydatif, la toxicité des métaux et la perforation physique des cellules.
Élimination de l’oxyde de graphène par traitement UV des aliments
Une autre façon de combattre l’oxyde de graphène pourrait être le traitement des aliments par les UV. Selon (Wu, Q. ; Zhao, Y. ; Fang, J. ; Wang, D. 2014) «l’augmentation de l’oxyde de graphène GO dans le monde entier fait qu’il est susceptible de poser un risque important pour l’environnement et la santé. L’exposition in vitro au GO entraîne une diminution de la viabilité et de l’adhésion cellulaires, une induction de l’apoptose cellulaire, une modification de la libération de lactate déshydrogénase et un stress oxydatif. Des études in vivo ont démontré la biodistribution et la biopersistance de GO après exposition. L’exposition in vivo au GO entraîne une infiltration de cellules inflammatoires, un œdème pulmonaire et la formation de granulomes, une augmentation du taux de respiration mitochondriale, la génération d’espèces réactives de l’oxygène (ERO), l’activation des voies inflammatoires et l’apoptose. En outre, il existe des preuves que les effets néfastes à long terme sur la santé de l’oxyde de graphène GO doivent être soigneusement pris en compte dans les applications futures» selon la littérature scientifique consultée, voir (Wang, K. ; Ruan, J. ; Song, H. ; Zhang, J. ; Wo, Y. ; Guo, S. ; Cui, D. 2011 | Liao, K.H. ; Lin, Y.S. ; Macosko, C.W. ; Haynes, C.L. 2011 | Lv, M. ; Zhang, Y. ; Liang, L. ; Wei, M. Hu, W. ; Li, X. ; Huang, Q. 2012 | Duch, M.C. ; Budinger, G.S. ; Liang, Y.T. ; Soberanes, S. ; Urich, D. ; Chiarella, S.E. ; Mutlu, G.M. 2011 | Zhang, X. ; Yin, J. ; Peng, C. ; Hu, W. ; Zhu, Z. ; Li, W. ; Huang, Q. 2011 | Zhang, X. ; Yin, J. ; Peng, C. ; Hu, W. ; Zhu, Z. ; Li, W. ; Huang, Q. 2011 | Yang, K. ; Gong, H. ; Shi, X. ; Wan, J. ; Zhang, Y. ; Liu, Z. 2013 | Sanchez, V.C. ; Jachak, A. ; Hurt, R.H. ; Kane, A.B. 2012). Ce problème a conduit les auteurs à étudier des méthodes pour combattre ou éliminer l’oxyde de graphène ou sa toxicité. Ils témoignent que «chez les souris, le GO pouvait s’accumuler dans les organes cibles que sont les poumons, le foie, la rate et les reins. Des études sur la toxicité du GO, tant in-vitro qu’in-vivo, ont suggéré que la production de ROS dans les cellules cibles est un mécanisme potentiel. Cependant, la toxicologie et le comportement de la GO dans les systèmes biologiques après une exposition prolongée ne sont toujours pas clairs». Avec cette déclaration, les chercheurs sont conscients des dommages cellulaires causés par l’oxyde de graphène sous la forme de ROS (reactive oxygen species) provoquant des radicaux libres et l’apoptose.
Dans leur expérience (Wu, Q. ; Zhao, Y. ; Fang, J. ; Wang, D. 2014), ils ont nourri C.Elegans (nématode) avec “Escherichia coli OP50”, qui est une bactérie modifiée pour servir de nourriture dans des conditions de laboratoire. “Escherichia coli” possède la particularité de se trouver également dans le tractus gastro-intestinal des humains, ce qui permet de déduire les résultats de laboratoire d’un nématode comme une simulation de ce qui se passerait chez les humains. Les auteurs affirment que «l’alimentation de l’OP50 traitée aux UV a supprimé la toxicité de l’exposition chronique au GO. Pour mieux déterminer le rôle possible de l’accumulation sévère d’OP50 dans la médiation de la toxicité du GO, nous avons utilisé de l’OP50 traité aux UV pour nourrir les nématodes exposés au GO. L’alimentation avec des OP50 traitées aux UV a été effectuée à partir du premier jour de l’âge adulte. Sur les plaques de croissance étalées avec de l’OP50 traité aux UV, les nématodes exposés au GO à la concentration testée (1mg/L-1) ont montré des comportements de locomotion similaires à ceux des nématodes témoins. De plus, les nématodes exposés au GO à la concentration testée (1mg/L-1) n’ont montré aucune induction significative de l’auto-fluorescence intestinale ou de la production de ROS intestinaux». Cela signifie que les aliments traités avec des rayons ultraviolets pourraient prévenir les effets cytotoxiques de l’oxyde de graphène dans l’organisme des nématodes et, en théorie, donc chez l’homme. En fait, il est «la modification de la surface par le PEG a supprimé à la fois le dépôt de GO et l’accumulation d’OP50 dans l’intestin des nématodes», c’est-à-dire l’élimination de l’oxyde de graphène du système digestif, ainsi que l’élimination partielle des bactéries « Escherichia coli ».
Opinions
Il semble démontré que les bactéries lactiques pourraient éliminer l’oxyde de graphène GO dans l’intestin et empêcher son dépôt, ramenant l’animal traité à des niveaux de contrôle normaux. Le lien entre les produits sans lactose et les problèmes d’intolérance au lactose est très curieux, tout comme l’article examiné (Zhao, Y. ; Yu, X. ; Jia, R. ; Yang, R. ; Rui, Q. ; Wang, D. 2015) sur les effets bénéfiques des bactéries lactiques. Si une personne a un faible niveau de bactéries lactiques, elle est susceptible d’être intolérante au lactose et donc plus susceptible de souffrir des effets toxiques de l’oxyde de graphène. Si, en revanche, leur système digestif possède une flore bactérienne adéquate et correctement renforcée, la toxicité peut être réduite et même partiellement éliminée. Comme expliqué dans un précédent billet sur l’oxyde de graphène et l’intolérance au lactose, l’oxyde de graphène GO a la capacité d’inhiber des enzymes comme la lactase et de filtrer le lactose. Si les gens renoncent aux produits à base de lactose, ils ne favorisent pas le développement des bactéries lactiques et donc une immunité partielle et naturelle à l’oxyde de graphène. Il semble donc important d’analyser ces facteurs chez les personnes touchées, afin de s’assurer de manière fiable d’un déficit en bactéries lactiques et donc de vérifier un nouveau traitement contre l’oxyde de graphène. Compte tenu de toutes les preuves, il semble qu’une pratique saine pourrait être la consommation de yaourts naturels, en évitant les yaourts transformés hautement industrialisés.
Étant donné la capacité de l’oxyde de graphène à adsorber les enzymes et les protéines, une stratégie pour inhiber sa capacité est la saturation des protéines, selon (Hu, W. ; Peng, C. ; Lv, M. ; Li, X. ; Zhang, Y. ; Chen, N. ; Huang, Q. 2011). Cependant, dans la littérature consultée, il n’y a aucune trace de ses performances en dehors du laboratoire in-vivo dans le cas de personnes intoxiquées par l’oxyde de graphène. Ce serait peut-être une bonne stratégie pour rechercher des solutions efficaces et peu coûteuses pour s’attaquer au problème jusqu’à ce que le corps humain soit capable d’éliminer la plupart des substances toxiques du graphène.
Le traitement des aliments à l’aide de rayons UV ultraviolets pourrait réduire considérablement la quantité d’oxyde de graphène GO ingérée ou ses conséquences en empêchant son dépôt dans le système digestif, ainsi qu’en réduisant son incidence dans le reste du corps. Bien que cela puisse sembler étrange, cela ne l’est pas, car selon (Spilarewicz-Stanek, K. ; Jakimińska, A. ; Kisielewska, A. ; Dudek, M. ; Piwoński, I. 2021), la lumière ultraviolette initie un processus appelé photodégradation d’oxydation dans l’oxyde de graphène, qui dépend de l’intensité, du type d’irradiation et du temps appliqué. C’est pour cette raison que les vêtements en oxyde de graphène sont conçus pour résister à la lumière visible et ultraviolette afin d’éviter d’endommager les structures en graphène. Il est également possible de réaliser des expériences et des tests en laboratoire pour la décontamination des aliments à l’aide de la lumière UV afin de garantir l’élimination de l’oxyde de graphène et de s’assurer que les aliments peuvent être préparés et consommés par la suite.
Bibliographie
Les urls afférentes sont dans l’article original de Mik Andersen. [436]
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