La dégradation du graphène vierge se produit dans le corps humain lors de l'interaction avec une enzyme naturelle présente dans les poumons, partenaires annoncés de Graphene Flagship ; le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg, Institut Karolinska et Université de Castilla-La Mancha (UCLM).

Produits à base de graphène, y compris les dispositifs électroniques biomédicaux flexibles, sont conçus pour une interface avec le corps humain au sein du Graphene Flagship. Si le graphène doit être utilisé pour de telles applications biomédicales, il doit être biodégradable et donc expulsé du corps.

Pour tester le comportement du graphène dans le corps, Alberto Bianco et son équipe du CNRS, partenaire phare du graphène, ont mené plusieurs tests pour déterminer si et comment le graphène était décomposé avec l'ajout d'une enzyme humaine commune. L'enzyme, myéloperoxydase (MPO), est une enzyme peroxyde libérée par les neutrophiles, cellules présentes dans les poumons qui sont responsables de l'élimination des corps étrangers ou des bactéries qui pénètrent dans l'organisme. Si un corps étranger ou une bactérie est détecté à l'intérieur du corps, les neutrophiles l'entourent et sécrètent de la MPO, détruisant ainsi la menace. Des travaux antérieurs des partenaires de Graphene Flagship ont révélé que le MPO biodégradait l'oxyde de graphène. Cependant, la structure du graphène non fonctionnalisé était considérée comme plus résistante à la dégradation. Pour tester cela, Bianco et son équipe ont examiné les effets du MPO, ex vivo, sur deux formes de graphène :monocouche et à quelques couches.

Bianco dit, « Nous avons utilisé deux formes de graphène :une couche et une couche, préparé par deux méthodes différentes dans l'eau. Ils ont ensuite été prélevés et mis en contact avec la myéloperoxydase en présence de peroxyde d'hydrogène. Cette peroxydase a pu les dégrader et les oxyder. Ce n'était pas vraiment prévu, parce que nous pensions que le graphène non fonctionnalisé était plus résistant que l'oxyde de graphène."

Rajendra Kurapati, premier auteur de l'étude, du Graphène Partenaire phare du CNRS, mentionné, "Les résultats soulignent que le graphène hautement dispersible pourrait être dégradé dans le corps par l'action des neutrophiles. Cela ouvrirait la voie au développement de matériaux à base de graphène."

Le test in-vivo est la prochaine étape. Bengt Fadeel, professeur au Graphene Flagship partner Karolinska Institute, dit, « Comprendre si le graphène est biodégradable ou non est important pour les applications biomédicales et autres de ce matériau. Le fait que les cellules du système immunitaire soient capables de gérer le graphène est très prometteur. »

Pr Maurizio Prato, responsable du Work Package 4, mentionné, "La dégradation enzymatique du graphène est un sujet très important, car en principe, le graphène dispersé dans l'atmosphère pourrait causer des dommages. Au lieu, s'il existe des micro-organismes capables de dégrader le graphène et les matériaux apparentés, la persistance de ces matériaux dans notre environnement sera fortement diminuée. Ces types d'études sont nécessaires. Ce qui est également nécessaire, c'est d'étudier la nature des produits de dégradation. Une fois le graphène digéré par les enzymes, il pourrait produire des dérivés nocifs. Nous devons connaître la structure de ces dérivés et étudier leur impact sur la santé et l'environnement."

Prof. Andrea C. Ferrari, Officier scientifique et technologique du Graphene Flagship, et président de son comité de direction, ajoutée, "Le rapport d'une voie réussie pour la biodégradation du graphène est un pas en avant très important pour assurer l'utilisation sûre de ce matériau dans les applications. Le Graphene Flagship a placé l'étude des effets du graphène sur la santé et l'environnement au centre de son programme depuis le Ces résultats renforcent notre feuille de route en matière d'innovation et de technologie.