石墨烯对人体健康有毒吗？

石墨烯是最近才发现的。虽然每个人都同意其令人难以置信的特性以及它给工业带来的可能性，但越来越多的研究也旨在评估石墨烯对人类健康的毒性。

这个问题引起了越来越多的关注，包括公众的关注，特别是自 2020-2021 年健康危机以来，当时推出了基于石墨烯的外科口罩，但鉴于其潜在的健康风险，随后又从市场上撤出。

在本文中，Carbon Waters 介绍了石墨烯安全性的多项研究结果，这些研究的开展者包括：

• 来自石墨烯旗舰（健康与环境工作包）和独立合作伙伴的多学科团队
• 新加坡国立大学
• 英国皇家化学学会和石墨烯理事会
• 斯特拉斯堡实验室 – CNRS 免疫学

石墨烯不是一种而是多种

首先，值得一提的是，术语“石墨烯”通常用于描述所有二维纳米碳材料。然而，这是一系列材料，其成分在厚度（层数）、质量、稳定性和纯度方面有所不同。

该族还包括或多或少氧化的石墨烯，例如氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（rGO）。这些差异是生产过程的直接结果。

来源：Graphene Flaghsip

此外，它们有多种形式：粉末、在液体产品中的预分散体、糊状、母料或金属板上的薄膜等。

上述大多数研究都是通过体外和体内建模和测试对氧化石墨烯（GO）进行的。

石墨烯细胞毒性研究：主要结果

一种石墨烯与另一种石墨烯的结果不同，具体取决于其质量

不同形式石墨烯的存在导致了其安全性的不同结果。事实上，从一项到另一项研究，科学家们的研究都基于一种或另一种石墨烯。

以新加坡大学的研究(Cytotoxicity survey of commercial graphene materials from worldwide, 2022）为例，该研究针对市场上的 36 种石墨烯进行了研究。

Antonio H. Castro Neto 指出，“石墨烯的毒性，除了其剂量之外，并非由石墨烯本身造成，而是由石墨烯工业加工过程中的副产品杂质造成”。

他补充道：“我们的研究表明，超过 35% 的石墨烯产品含有高度缺陷的石墨烯；我们观察到几乎所有样品中都存在有机和/或无机杂质。我们的结果得出这样的结论：产品的细胞毒性不能单独与石墨烯的任何特性相关，而是由存在的污染物决定。”

暴露水平和浓度也在石墨烯毒性中发挥作用

研究表明，暴露因素（形式、持续时间、数量）对石墨烯的健康风险有直接影响。

对于英国皇家化学学会 (RCS) 和石墨烯理事会来说，如果石墨烯集成在基质中，它不会比任何其他材料带来更大的健康和安全风险。根据 RCS 的说法，“一旦纳米材料（包括石墨烯）被纳入产品中，几乎不可能从主体材料中释放出石墨烯颗粒”。

越来越多的材料通过石墨烯增强来改善其性能

回到外科口罩，加拿大实验室 NanoSafe 在 ZenGuard 品牌设备上进行的测试表明，石墨烯在吸入过程中仍保留在口罩内。这些结果证实了石墨烯委员会和 RCS 的说法。

这些断言也符合石墨烯旗舰研究，该研究的团队模拟了暴露于含有石墨烯的复合材料对肺部的影响。他们发现，长时间持续接触石墨烯并不会引起显着的免疫反应。这意味着这些复合材料中存在的石墨烯即使长期接触也不会对健康产生负面影响。

根据他们的研究（Safety Assessment of Graphene-Based Materials: Focus on Human Health and the Environment, 2018），吸入和表皮吸收 似乎是最有可能的无意接触方式，特别是在  处理石墨烯基产品时的工作环境中。石墨烯以挥发性粉末  （纳米粉末）的形式 存在 较高的吸入风险。

还对单独石墨烯（即未掺入基质中）的影响进行了研究 。斯特拉斯堡大学的一个独立实验室  （Degradation of Single-Layer and Few-Layer Graphene by Neutrophil Myeloperoxidase, 2018）通过体外测试证明，如果吸入或吸收游离石墨烯颗粒，某些 人体细胞 （淋巴细胞、存在于免疫系统中）自然地 破坏了石墨烯。本研究中使用的石墨烯是一种低层数（FLG）的非氧化石墨烯。

石墨烯产品和生命周期的终结：是否存在健康风险？

除了与处理或使用含石墨烯产品相关的风险外，我们还需要考虑与其报废相关的风险。该主题的主要研究模拟了石墨烯掺杂材料磨损后的生命周期结束。

根据多学科石墨烯旗舰团队及其包括瑞士实验室EMPA在内的合作伙伴（Hazard assessment of abraded thermoplastic composites reinforced with reduced graphene oxide, 2022）的说法，“磨损后从聚合物复合材料中释放出的石墨烯基颗粒对健康的影响可以忽略不计。目前的研究结果表明，rGO 增强 PA6 复合材料对所有测试模型的影响可以忽略不计，这表明在急性暴露条件下对人类健康的风险可能较低。”

作为欧洲Macramé项目的一部分，Carbon Waters 还对富含 Graph’Up（其一系列高性能添加剂）的环氧聚合物的磨损和燃烧降解 残留物进行分析。这项研究将与 EMPA 实验室和其他项目合作伙伴合作，评估Carbon Waters 石墨烯基高性能添加剂的细胞毒性和生态毒性。结果将在未来几个月内公布。

我们可以从石墨烯安全性研究中学到什么？

尽管多年来石墨烯已展现出其令人难以置信的特性，但有必要关注它可能带来的健康风险。

针对该主题进行的各种研究都一致认为，石墨烯的类型、质量、浓度和暴露水平会产生不同的影响。然而，他们表明石墨烯在正常处理和暴露条件下仅存在较低的风险。如果将石墨烯集成到另一种材料或物体中，这种风险就会降低，这与粉末形式的石墨烯不同，粉末形式的石墨烯由于其高挥发性，增加了吸入的可能性。

当许多物质因有毒而受到监管审查时，基于石墨烯的添加剂是可持续替代的绝佳候选者。

Carbon Waters是一家专门生产FLG（少层石墨烯） 高性能添加剂的公司，提供预分散解决方案，在处理过程中没有吸入风险。