Investigadores descubren una enzima humana que puede biodegradar el grafeno

MADRID. (EP) La mieloperoxidasa, una enzima que se encuentra de forma natural en nuestros pulmones, puede degradar el grafeno prístino, según el último descubrimiento de los socios del Graphene Flagship del Centro Nacional para la Investigación Científica de Francia (CNRS), entre los que se encuentra la Universidad de Estrasburgo (Francia), el Instituto Karolinska (Suecia) y la Universidad de Castilla-La Mancha.

Entre otros proyectos, Graphene Flagship diseña dispositivos electrónicos biomédicos flexibles que interactuarán con el cuerpo humano. Tales aplicaciones requieren que el grafeno sea biodegradable para que pueda ser expulsado del cuerpo. Para evaluar cómo se comporta el grafeno dentro del cuerpo, los investigadores analizaron cómo se descompuso con la adición de una enzima humana común: mieloperoxidasa o MPO.

Encontrado en los pulmones humanos, MPO es una enzima de peróxido liberada por los neutrófilos, un tipo de células responsables de la eliminación de cualquier cuerpo extraño. Si se detecta un cuerpo extraño o una bacteria, los neutrófilos lo rodean y secretan MPO, lo que destruye la amenaza. El trabajo previo de los socios de Graphene Flagship descubrió que MPO podía biodegradar con éxito el óxido de grafeno.

Sin embargo, se pensó que la estructura del grafeno no funcionalizado era más resistente a la degradación. Para probar esto, el equipo analizó los efectos de la MPO ex vivo en dos formas de grafeno; solo y pocas capas. "Utilizamos dos formas de grafeno, de una o varias capas, preparadas con dos métodos diferentes en agua. Luego se tomaron y se pusieron en contacto con la mieloperoxidasa en presencia de hidrógeno. peróxido. Esta peroxidasa fue capaz de degradarlos y oxidarlos. Esto fue realmente inesperado, porque pensamos que el grafeno no funcionalizado era más resistente que el óxido de grafeno", explica uno de los investigadores, Alberto Bianco.

Rajendra Kurapati, primer autor del estudio e investigador del CNRS, comenta que "los resultados enfatizan que el grafeno altamente dispersable podría degradarse en el cuerpo por la acción de los neutrófilos". "Esto abriría la nueva vía para el desarrollo de materiales basados en grafeno", asegura.

Pruebas

Con pruebas exitosas ex-vivo, la prueba in-vivo es la siguiente etapa. Otro de los investigadores, Bengt Fadeel, cree que comprender si el grafeno es biodegradable o no es importante para aplicaciones biomédicas y de otro tipo de este material. "El hecho de que las células del sistema inmune sean capaces de manejar el grafeno es muy prometedor", añade.

"La degradación enzimática del grafeno es un tema muy importante, porque en principio, el grafeno disperso en la atmósfera podría causar algún daño. En cambio, si hay microorganismos capaz de degradar el grafeno y los materiales relacionados, la persistencia de estos materiales en nuestro medio ambiente se reducirá considerablemente. Se necesitan estos tipos de estudios", comenta Maruizio Prato, líder del Graphene Flagship en su grupo de trabajo de Salud y Medio Ambiente.

A esto, Prato agrega: "Lo que también se necesita es investigar la naturaleza de los productos de degradación. Una vez que el grafeno es digerido por las enzimas, podría producir derivados dañinos. Necesitamos conocer la estructura de estos derivados y estudiar su impacto en la salud y el medio ambiente".