Dlaczego grafen?

Grafen to pojedyncza warstwa atomów węgla ułożonych w kształt przypominający plaster miodu. Posiada unikalne właściwości fizykochemiczne i coraz częściej wykorzystywany jest w badaniach naukowych. Naukowcy ze Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie skupili się na właściwościach, które mogą być wykorzystywane w procesie gojenia się ran skóry. W badaniach wykorzystano jednoatomową warstwę grafenu – tzw. monowarstwę. To materiał, który jest bardzo cienki i jednocześnie niezwykle wytrzymały w relacji do swej struktury. Idealnie przylega do różnych powierzchni, m.in. szkła, co wykorzystał zespół naukowców z SGGW, prowadząc badania komórek na tym właśnie materiale powleczonym warstwą grafenu. Jego struktura nie uszkadza komórek, jak ma to miejsce w przypadku nanopłatków grafenu, które posiadają ostre krawędzie. – W naszych badaniach podłożem jest szkło, ponieważ obrazujemy komórki pod mikroskopem. Przygotowanie preparatu do obserwacji wymaga jego zamknięcia między dwiema szklanymi powierzchniami. Po wysianiu komórek na szkło pokryte grafenem obserwujemy, co się z nimi dzieje. Jesteśmy w stanie ocenić ich potencjał w procesie gojenia się rany w rozumieniu określenia ich żywotności, zdolności do adhezji (przylegania komórek do podłoża) i migracji (przemieszczania się komórek po podłożu), formowania szkieletu komórkowego, a nawet aktywności mitochondrialnej (wydolności metabolicznej lub reakcji energetycznych komórki) – wyjaśnia dr inż. Iwona Lasocka z Katedry Biologii Środowiska Zwierząt Instytutu Nauk o Zwierzętach SGGW.

Badania, które do tej pory zostały przeprowadzone, pokazały, że grafen nie jest toksyczny. Zbadano komórki, które są zaangażowane w proces gojenia się skóry: fibroblasty, keratynocyty oraz mezenchymalne komórki macierzyste. Te wykorzystywane w badaniach pochodzą z banku komórek ATCC (ang. American Type Culture Collection). – Teraz badamy makrofagi, czyli komórki układu odpornościowego. Komórki te są aktywne w całym okresie gojenia się rany, który można podzielić w dużym skrócie na: fazę zapalną, proliferacyjną i przebudowy. Każde uszkodzenie tkanek goi się w wyniku reakcji zapalnej, która jest szczególnie nasilona, kiedy rana jest zanieczyszczona, czyli mogą tam być obecne czynniki zakaźne, martwe komórki czy ciała obce. Rana jest czyszczona właśnie przez makrofagi – komórki układu odpornościowego. W efekcie monowarstwa grafenu, po wstępnych badaniach in vitro, może okazać się cennym materiałem do badań na zwierzętach – kontynuuje dr inż. Lasocka.

Grafen a gojenie się ran skóry

W związku z tym, że grafen ma właściwości przeciwbakteryjne oraz strukturę, która może stanowić rusztowanie, czyli podłoże dla komórek, mógłby być stosowany jako bioopatrunek. Nie byłoby konieczne nakładanie na ranę samego grafenu, a właśnie opatrunku z tym składnikiem, który mógłby spowodować szybsze i lepsze gojenie się. Zanim jednak produkt zostanie stworzony i wprowadzony na rynek, musi zostać dokładnie przebadany zarówno pod kątem wpływu na organizm zwierząt, człowieka, jak i na środowisko. Naukowcy z SGGW (dr hab. Lidia Szulc-Dąbrowska, prof. SGGW, dr hab. Ewa Skibniewska, prof. SGGW, dr hab. Michał Skibniewski, dr inż. Iwona Lasocka) pracują intensywnie. Badania na komórkach dobiegają końca. Kolejny etap to badania na zwierzętach. Zatem pozostaje czekać na dobrze zapowiadający się efekt ich pracy – nowatorskie opatrunki na rany skóry z dodatkiem przeciwbakteryjnego grafenu.

Autorka: Anita Kruk, Biuro Promocji SGGW

Konsultacja merytoryczna: dr inż. Iwona Lasocka, Katedra Biologii Środowiska Zwierząt, Instytut Nauk o Zwierzętach SGGW