Copia di HELPING THE BODY REMOVE GRAPHENE OXIDE
In tutto il mondo, gli istituti di ricerca stanno cercando di sviluppare modi per rivoluzionare la produzione di fogli di grafene di altissima qualità. Uno dei modi più convenienti per ottenere questo risultato è la riduzione dell’ossido di grafene in rGO (ossido di grafene ridotto). Il problema di questa tecnica è la qualità dei fogli di grafene prodotti, che (con alcuni metodi) mostra proprietà attualmente inferiori al potenziale teorico del grafene incontaminato rispetto ad altri metodi come l’esfoliazione meccanica. Tuttavia, questo non significa che non si possano fare miglioramenti, o che questo ossido di grafene ridotto sia effettivamente inutilizzabile; tutt’altro, infatti.
L’ossido di grafite è un composto formato da molecole di carbonio, idrogeno e ossigeno. Viene creato artificialmente trattando la grafite con forti ossidanti come l’acido solforico. Questi ossidanti funzionano reagendo con la grafite e rimuovendo un elettrone nella reazione chimica. Questa reazione è conosciuta come una reazione redox (un portmanteau di riduzione e ossidazione), poiché l’agente ossidante si riduce e il reagente si ossida.
Sintesi dell’ossido di grafene (GO) da Hummer modificati
Mentre la grafite è un materiale tridimensionale a base di carbonio composto da milioni di strati di grafene, l’ossido di grafite è un po’ diverso. Con l’ossidazione della grafite usando forti agenti ossidanti, vengono introdotte nella struttura della grafite delle funzionalità ossigenate che non solo espandono la separazione degli strati, ma rendono anche il materiale idrofilo (il che significa che possono essere dispersi in acqua). Questa proprietà permette all’ossido di grafite di essere esfoliato in acqua usando la sonicazione, producendo alla fine grafene a uno o pochi strati, noto come ossido di grafene (GO). La differenza principale tra l’ossido di grafite e l’ossido di grafene è, quindi, il numero di strati. Mentre l’ossido di grafite è un sistema multistrato, in una dispersione di ossido di grafene si possono trovare fiocchi di pochi strati e fiocchi monostrato.
Il vantaggio dell’ossido di grafene ridotto è la sua facile disperdibilità in acqua e altri solventi organici. D’altra parte, in termini di conducibilità elettrica, l’ossido di grafene è un isolante elettrico a causa della rottura delle sue reti di legame sp2. Ridurre l’ossido di grafene usando la riduzione chimica è un metodo molto scalabile.
Facile riduzione dell’ossido di grafene a grafene
Imaging dinamico PET/CT e distribuzione tissutale di GO fresco radiomarcato ([64Cu]-f-GO-sottile), GO invecchiato ([64Cu]-f-GO-spesso) e un controllo ([64Cu]-EDTA). (A) Immagini PET/CT del corpo intero di topi iniettati per via endovenosa con GO fresco (in alto) e GO invecchiato (in basso) a diversi punti temporali (1, 3,5, 24 h); (B) Curve di attività temporale dei principali organi di topi iniettati con GO fresco, GO invecchiato e controllo; (C) Immagini PET/CT del corpo intero di un topo iniettato per via endovenosa con un campione di controllo che mostra una quasi completa escrezione e nessun accumulo di tessuto dopo 3 h. Secondo una nuova ricerca, i fogli di ossido di grafene appena fatti – fabbricati ossidando il grafene per coprire la superficie in gruppi di ossigeno – sono escreti rapidamente ed efficientemente dal corpo [Jasim et al, Applied Materials Today 4 (2016) 24]. Infatti, oltre il 75% dei fogli di ossido di grafene (o GO) iniettati nei topi sono stati eliminati dal corpo attraverso i reni nelle urine entro 24 ore.
Le proprietà uniche del grafene promettono molte nuove applicazioni, specialmente in biomedicina dove la sua grande superficie, l’alta resistenza e la flessibilità potrebbero essere una manna per la consegna di farmaci o come agente di contrasto per tecniche di imaging diagnostico come la PET (tomografia a emissione di positroni). Una delle proprietà chiave di tali agenti è la rapida escrezione dal corpo.
Come si rimuove l’ossido di grafene dal corpo?
AbstractGraphene Oxides (GO) contiene tipicamente diversi gruppi contenenti ossigeno come idrossile, carbossile ed epossidico, e il GO ridotto (r-GO) rappresenta una famiglia di materiali con diverse proprietà chimiche. Nel tentativo di capire come le proprietà del r-GO cambiano quando il GO viene ridotto, è stata effettuata una riduzione graduale dello stesso GO a r-GO contenente diversi livelli di ossigeno, e sono state riportate le loro corrispondenti proprietà chimiche e colloidali. Partendo dal GO contenente il 49% di ossigeno, sono stati sintetizzati r-GO contenenti il 31, il 19 e il 9% di ossigeno. Il comportamento acquoso in termini di solubilità è diminuito gradualmente da 7,4 µg/ml per GO a quasi zero per r-GO con 9% di ossigeno, mentre la disperdibilità sotto sonicazione è diminuita da 8 a 2,5 µg/ml per gli stessi campioni. L’indice di idrofobicità misurato come coefficiente di partizione acqua-ottanolo è diminuito da -3,89 a 5,2% quando il contenuto di ossigeno è sceso dal 49 al 9%. Anche il comportamento colloidale è stato drammaticamente influenzato dalla riduzione, e la concentrazione critica di coagulazione (CCC) è scesa da 28 a 15 in presenza di 0,5 mmole/l NaCl e da 6 a 2 in presenza di 0,5 mmole/l MgCl2 quando l’ossigeno nel GO originale è stato ridotto al 9%.