未來(lái)半導體材料的新寵石墨烯被懷疑有毒

　　根據美國布朗大學(xué)(BrownUniversity)研究人員的研究發(fā)現，石墨烯(grapheme)──這種被譽(yù)為未來(lái)半導體材料的新寵──可能會(huì )破壞活細胞功能。如果布朗大學(xué)的毒性研究結果進(jìn)一步經(jīng)過(guò)多方研究證實(shí)的話(huà)，石墨烯最終可能會(huì )像碳納米管一樣被歸類(lèi)在有害物質(zhì)范圍。

　　“石墨烯比碳納米管更容易產(chǎn)生，而且在許多應用中都能取代碳納米管，”布朗大學(xué)病理學(xué)和實(shí)驗室醫學(xué)系教授A(yíng)gnesKane表示。

　　石墨烯具有許多獨特的功能，但最重要的是它經(jīng)常是由天然礦物──石墨制造而來(lái)，其方式是經(jīng)由化學(xué)或機械剝離方式分離碳薄層，形成可能產(chǎn)生吸入暴露的乾燥粉末。病理學(xué)家已經(jīng)針對碳納米管和其他有關(guān)的碳材料展開(kāi)研究了，但是這是第一次針對2D納米材料進(jìn)行毒性測試。

　　AgnesKane所主導的布朗大學(xué)研究團隊在展開(kāi)石墨烯的毒性研究后發(fā)現，就像碳納米管一樣，石墨烯的確會(huì )破壞活性細胞功能。為了找出其中的原因，Kane還邀請工程系教授高華健(HuajianGao)加入這一研究團隊，以期為石墨烯材料與活性細胞的互動(dòng)關(guān)系建立詳細的電腦模擬圖。

　　該研究團隊是在偶然間發(fā)現這樣的結果，因為他們一開(kāi)始模擬石墨烯與活細胞間互動(dòng)關(guān)系所顯示的結果是良性的。然而，Kane的生物小組經(jīng)由過(guò)去的毒性實(shí)驗結果已經(jīng)知道石墨碎片事實(shí)上會(huì )干擾到活細胞的正常功能。后來(lái)才發(fā)現，原來(lái)第一代模擬過(guò)于簡(jiǎn)單，將石墨烯碎片建模為正方形，而現實(shí)世界中的石墨碎片邊緣鋒利邊角尖銳，可穿透細胞壁并吸附其余的碎片。經(jīng)過(guò)高華健教授修改模擬后成功為Kane的毒性實(shí)驗重新進(jìn)行建模。

　　圖題：石墨烯(G)碎片邊緣尖銳，易穿透細胞薄膜(來(lái)源：KaneLab/BrownUniversity)

　　經(jīng)過(guò)修正模擬后發(fā)現了石墨烯將干擾細胞正常功能的機制，布朗大學(xué)病理學(xué)和實(shí)驗室醫學(xué)教授A(yíng)nnettevondemBussche就能透過(guò)顯示細胞受干擾的詳細影像，重覆進(jìn)行毒性實(shí)驗。后續的研究將針對人類(lèi)的肺、皮膚與免疫細胞在培養皿中進(jìn)行實(shí)驗，以確定石墨烯薄層是否會(huì )穿透活性細胞并且被吞噬。

　　所有令人感興趣的納米材料都具有獨特的性能，因此，盡管宣稱(chēng)具有危險性但也不致于影響其材料應用，而且也有許多有毒的材料仍成功地用于半導體制造中，例如鉛、汞與鎘等。事實(shí)上，布朗大學(xué)的研究人員們還針對多種納米材料進(jìn)行毒性研究，以期作為開(kāi)發(fā)更安全制造與處理方法的先決條件，以便在整個(gè)生命周期都能善加利用。

　　“納米材料最佳之處在于你可為其進(jìn)行建構，使其具有所需的特定性能。”Kanes說(shuō)，“因此，我們可以透過(guò)計算建模的方式，為這些材料進(jìn)行修改，使其毒性降低。”

　　石墨烯一直被視為一種具有發(fā)展前景的新式材料，可望取代硅晶用于未來(lái)的半導體中。