Potential application on graphene in medicine
Streszczenie Grafen otrzymano w warunkach laboratoryjnych w 2004 roku na Uniwersytecie w Manchesterze. Grafen jest dwuwymiarową formą węgla grubości jednej warstwy atomów o heksagonalnym ułożeniu (struktura plastra miodu). Cechuje go dobre przewodnictwo elektryczne i cieplne, jest mocniejszy niż stal, a jednocześnie elastyczny i rozciągliwy. Celem opracowania jest przegląd piśmiennictwa na temat potencjalnych zastosowań grafenu w medycynie oraz charakterystyka jego bezpieczeństwa. Diagnostyka obrazowa wiąże duże nadzieje z wykorzystaniem grafenu jako środka kontrastującego. Pierwsze dowody naukowe w zakresie obrazowania magnetycznym rezonansem jądrowym wskazują, że może stać się alternatywą preparatów gadolinu, szczególnie u pacjentów z niewydolnością nerek i po przeszczepie wątroby. Grafen może być realnym rozwiązaniem w poszukiwaniu idealnego biosensora do wykrywania lub oznaczania ilościowego substancji w badanym materiale, szczególnie w diagnostyce onkologicznej. Jednocześnie właściwości grafenu mogą być wykorzystane w nowoczesnych metodach leczenia nowotworów, np. w terapii genowej i fotodynamicznej. Wielokierunkowość zastosowań medycznych stawia pytanie o bezpieczeństwo grafenu. W wielu badaniach potwierdzono jego biozgodność, jednak są i dowody in vivo, które wskazują, że tlenek grafenu po iniekcji dożylnej może odkładać się w tkance płucnej, prowadząc do procesów zapalnych. Badania nad grafenem muszą być rozwijane i pogłębiane, aby otrzymać rozwiązania, które będą połączeniem selektywnej funkcjonalności i wysokiego bezpieczeństwa.
Słowa kluczowe: grafen, bioczujnik, środki kontrastujące, terapia genowa, terapia celowana, terapia fotodynamiczna
Abstract Graphene was discovered in the laboratory in 2004 at The University of Manchester. Graphene is a two-dimensional form of carbon, a thickness of one layer of atoms of a hexagonal lattice (the honeycomb structure). It is characterized by good electrical and thermal conductivity, is stronger than steel and at the same time flexible and extensible. The aim of this paper is a review of literature on the potential applications on graphene in medicine and its safety. Diagnostic imaging has high hopes for the use of graphene as a contrast agent. The first scientific evidence in the field of magnetic resonance imaging indicate that it may become an alternative of gadolinium, in patients with renal failure and liver transplant. Graphene can be a viable solution in the search for the ideal biosensor for the detection or quantification of substances in the material, especially in the diagnosis of cancer. At the same time the properties of graphene can be used in the treatment of cancer (gene therapy and photodynamic therapy). Multidirectional medical applications raises the question about the safety of graphene. Number of studies confirmed its biocompatibility, but there are in vivo evidence that graphene oxide after intravenous injection may be deposited in the lung tissue, leading to inflammatory processes. Research on graphene must be developed to the aim of selective functionality and high safety.
Key words: graphene, biosensor, contrast agent, gene therapy, targeted cancer therapy, photodynamic therapy
Czytaj całość: Inżynier i Fizyk Medyczny 4(6), 2015
Ewa Pasieka1, Jacek Lewandowski2
1 Zakład Radiologii, Uniwersytet Medyczny w Białymstoku, ul. M. Skłodowskiej-Curie 24A, 15-276 Białystok, tel. +48 604 175 155, e-mail: ewapass@poczta.onet.pl
2 Pracownia Hemodynamiki, Wojewódzki Szpital Zespolony im. J. Śniadeckiego w Białymstoku, ul. M. Skłodowskiej-Curie 26, 15-950 Białystok