To forskellige grafen nanomaterialer udløser begge DNA-skader i lungeceller hos mus

Grafen omfatter en gruppe af nanomaterialer, som efterhånden produceres til og har mange forskellige mulige anvendelser på grund af de gode egenskaber fx som elektrisk leder, varmeleder og styrke.

EU projektet GLADIATOR havde til formål at udvikle nye anvendelser af nanomaterialet grafen. Som led i GLADIATOR projektet har forskere fra NFA undersøgt de mulige helbredsskadende effekter af at blive udsat for to forskellige typer grafen, grafenoxid og reduceret grafenoxid. Forskerne undersøgte risikomarkører for kræft og hjertekarsygdom ved at undersøge, om mus udviklede inflammation, akutfaserespons og DNA-skader i lungeceller efter at være udsat for de to typer af grafen nanomaterialer.

Forskellig effekt

Resultaterne viser, at musene reagerede forskelligt på de to typer grafen. Grafenoxid udløste kraftig inflammation og et kraftigt akutfaserespons i lungerne og leveren hos musene 1 og 3 dage efter, at musene blev udsat for grafen nanopartikler ved at deponere grafen nanomaterialer i musenes lunger. Både inflammation og akutfase respons fortsatte frem til dag 90.

Reduceret grafenoxid udløste også inflammation og akutfase respons i lungen på musene, men i meget mindre grad end grafenoxid. Alligevel forårsagede reduceret grafenoxid forøget inflammation i lungerne 90 dage efter udsættelsen.

Fælles for de to typer af grafen var, at de udløste et langvarigt respons - musene var stadig påvirket 3 måneder efter, at de havde fået nanomaterialerne ned i lungerne.

’Resultaterne er relevante i forhold til at vurdere mulige risici ved en udsættelse for grafen i arbejdsmiljøet. Langvarig inflammation og akutfaserespons er nemlig en kendt biomarkør for risiko for hjertekarsygdom’, forklarer Ulla Vogel, der er professor i nanosikkerhed, leder af Dansk Center for Nanosikkerhed på Det Nationale Forskningscenter for arbejdsmiljø (NFA) og en af forskerne bag undersøgelsen.

DNA-skader

Resultaterne viser også, at både grafenoxid og reduceret grafenoxid nanopartikler udløste DNA-skader i form af DNA-strengbrud i lungeceller hos mus, der blev udsat for nanopartiklerne. De to typer grafen udløste lige meget DNA-skade.

I 2014 blev en specifik type kulstofnanorør - Mitsui XNRI MWNT-7 - optaget på verdenssundhedsorganisationen WHO’s liste over stoffer, som er ’muligvis kræftfremkaldende for mennesker’. Sort pigment, carbon black, består af nanopartikler af rent kul, og er ligeledes klassificeret som muligvis kræftfremkaldende for mennesker. Resultaterne fra denne undersøgelse viser, at de to typer grafen udløser DNA-skader hos musene, ligesom Mitsui XNRI MWNT-7 og carbon black vides at gøre.

Udsættelse på to arbejdspladser undersøgt

Forskerne undersøgte også, om medarbejdere blev udsat for grafen i arbejdsmiljøet på to forskellige arbejdspladser, der producerede grafen - en forskningsinstitution og en industrivirksomhed. Der blev ikke påvist grafen i luften på de to arbejdspladser.

’Vi har at gøre med to grafen nanomaterialer, som vi ved er farlige, så det var rart at konstatere, at vi ikke kunne påvise grafen i luften på de to arbejdspladser, som vi undersøgte’, siger professor Ulla Vogel.

Samarbejde

Undersøgelsen er gennemført i samarbejde mellem forskere fra

• Det Nationale Forskningscenter for Arbejdsmiljø
• Roskilde Universitet
• Statens Arbeidsmiljøinstitutt, Norge
• Danmarks Tekniske Universitet
• Grephenea, Spanien.

Læs den videnskabelige artikel

Bengtson S, Knudsen KB, Kyjovska ZO, Berthing T, Skaug V, Levin M, Koponen IK, Shivayogimath A, Booth TJ, Alonso B, Pesquera A, Zurutuza A, Thomsen BL, Troelsen JT, Jacobsen NR og Vogel U.  Differences in inflammation and acute phase response but similar genotoxicity in mice following pulmonary exposure to graphene oxide and reduced graphene oxide. PLOS ONE 2017;12(6):e0178355. DOI: 10.1371/journal.pone.0178355

Artiklen er frit tilgængelig (Open access).

Yderligere oplysninger

Professor Ulla Vogel, NFA