Grafenoaren iraultza?

Bingen Gutierrez

Richard Feyman izan zen, 50eko hamarkada bukaeran, zientzia eta teknologia eskala nanometrikoan ikertzeak izango lituzkeen abantailen berri emateaz arduratu zena. Bere esanetan, eskala makroskopikotik mikroskopikora eramanda, guztiz aldatzen dira material baten ezaugarriak; hor jartzen du arreta, hain zuzen ere, nanozientziak. Feymanek ideia plazaratu bazuen ere, abantaila hauek ez ziren ikusi harik eta 20 urte igaro eta material mota hauek sortzeko eta karakterizatzeko baliabide berriak agertu ziren arte.

Nanozientziak, eskala nanometrikoko materialen fenomenoak eta manipulazioa ikertzen ditu. Bere baitan aurkitzen den nanoteknologiak berriz, egitura eta aparatuen diseinu eta produkzioaz arduratzen da, tamainaren bidezko kontrol bat edukita. Dena den, maiz nanoteknologia hitza erabiltzen da bi diziplinei erreferentzia egiteko. Zientzia hau oso diziplina anitzekoa da, zeresana izan dezake biologia, kimika, fisika, materialen zientziak, ingeniaritzak, informatika, mikroelektronika, bioteknologia eta medikuntza esparruetan.

Azken urteotan nanomaterialek izugarrizko jakin-mina piztu dute, eta material horien artean dago hain zuzen ere, grafenoa. Baina, zer da grafenoa? Grafenoa karbono atomoz osatutako molekula laminatua da. Atomo bateko lodieradun xafla hauetako karbono atomoak erleen panelen antzera antolatzen dira, hau da, eraztun hidrofobikoak sortzen dituzte. Grafenoaren egitura duela ia mende bat ezagutzen bada ere, ez zen erabiltzen hasi grafenoa merke sortzeko era baten bidez Andre Geim eta Konstantin Novoselovek giro-tenperaturan isolatzea lortu zuten arte. Bikote honek Nobel saria irabazi zuen 2010 urtean lan honengatik.

Hainbat dira grafenoari lotzen zaizkion ezaugarriak: moldagarria, ultrafina, hauskaitza, eroankortasun ahalmen handikoa etab. Bere erabilera berritzaile gehienak material honek daukan elektroeroankortasun ahalmen handiarekin lotuak daude. Erabilera biomedikoen inguruan berriz, bolumen unitateko daukan azalera handia da garrantzitsuena. Honi esker, grafenoaren gainazala kantitate handian funtzionalizatzea lortzen da, hau da, komeni zaigun edozein osagai kantitate handian itsastea. Medikuntza arloan oso ezagunak dira grafenoak minbiziaren aurkako terapia edota ehunen ingeniaritzan izan ditzakeen erabilerak. Minbiziaren aurkako eragile gisa erabiltzeari dagokionez, tumore-zeluletan itsasteko ahalmena emateko eraldatu den grafenoa gaixoetan xiringa bidez injektatuko litzateke. Material honek argi infragorria absorbatzen du, eta behin grafenoa zelula kaltetuetan itsatsita, erradiologia-tratamenduetako irradiazio bidez tratatuko litzateke gaixoa. Irradiazioek tumore-zelulei baino ez liekete eragingo, eta ondorioz, albo kalteak baztertuko lirateke. Gainera, farmako jakin batzuekin funtzionalizatuz gero, zonalde kaltetuetara bideratu eta horrela farmako gehiago iritsiko litzateke infekzio-gunera. Ehunen ingeniaritzari dagokionez, inplanteetan erabil daiteke. Nerbio-zelulek korronte elektriko bidez funtzionatzen dute, eta, grafenoak, argia bultzada elektriko bilakatzeko ahalmena dauka; hortaz, kaltetutako neurona zirkuituen ordezko paregabea izango litzateke. Era berean, inplanteak egin litzaizkieke ikusmena galdu duten gaixoei, eta berriz ikusteko ahalmena emango litzaieke horrela. Protesiak sortzeko ere balio dezake, elastikoa, sendoa eta erresistentea izanik, konposatu honen gaineko estimulazio elektrikoak tentsio eta erlaxazioa kontrolatzea ahalbidetuko lituzke. Kautxu eta grafenoa uztartuz muskulu bioniko bat eratu daiteke, gainera hezur eraginkor bat sortzeko ere aproposa izan daiteke.

Askotan gertatzen den bezala, alde batetik, ideia teorikoak daude eta bestetik ordea, ideia horiek errealitate bihurtzea dugu erronka. Jakina da teoriatik praktikara bidean, maiz, urteak edota hamarkadak iragan daitezkeela, eta argi dago zientzialariek hitzeman ziguten guztia gauzatu aurretik nahiko urte igaro beharko direla. Izan ere, grafenoaren agerpenean uste izan zena baino motelagoa izan da bere bilakaera, baina horrek ez du esan nahi aurrerapenik lortu ez denik. Berez, isolatzea lortu zenetik diru inbertsio handiak egin dira material honetatik eraldatutako produktu berritzaile eta errentagarriak sortzeko. Dena den, ez da lan handirik egin bere alderdi negatiboak ikertzeko.

Medikuntzako aplikazioei dagokienez, kontuan eduki behar da askotan zain bidezko administrazioa egin behar dela. Hori dela eta, gogoan izan behar da grafenoa hidrofobikoa dela, hau da, ur-medioetan disolbagaitza dela; hortaz, odolarekin kontaktuan egonez gero, bertatik aske hedatzeko eragozpenak dauzka. Edonola ere, oztopo hau erraz gainditu zen 2008an eraldatutako grafeno hidrofilikoa sortuz: grafeno oxidoa hain zuzen ere. Grafeno oxidoak, ur-inguruan disolbagarria izatea eragiten duen talde karboxilo eta alkohol taldeak dauzka. Aintzat hartzekoa da zain bidezko administrazioaren bidez grafeno oxidoak odolean hainbat zelula mota topatuko lituzkeela, horien artean ugarienak eritrozito edo globulu gorriak. Beraz, ezinbestekoa da gizakietan erabili aurretik, grafeno oxidoak globulu gorriei kalterik eragiten dien ikertzea. Beste hitz batzuetan esanda, hemokonpatibilitate frogak egin behar dira.

Atomo bateko lodiera dutenez, grafeno oxidoko xaflen muturrak oso zorrotzak dira, eta beraz, gerta liteke globulu gorriekin kontaktuan jarrita zelula horietan mozketak eta heriotza eragitea. Grafeno oxidoaren hemokonpatibilitate-ikerketak duela gutxi hasi ziren; horietatik gehienek, baieztatu dute grafeno oxidoak kalte nabarmena eragiten dutela hainbat giza zelulatan. Berriki argitaratu dugun artikulu batean ikusi dugu 0.25mg grafeno oxido nahikoa dela 500 miloi globulu gorri suntsitu eta barnean daramaten hemoglobinaren askapena eragiteko. Dena den, hemolisi hau %2ra murriztea lortu dugu, grafeno oxidoa lipido espezifikoz gaineztatuz.

Egun dakiguna dakigula, badirudi grafenoak edota grafeno eraldatuak izugarrizko arriskua dakarrela medikuntzako tratamenduetan. Adibidez, hainbat zientzia-ikerketatan argi ikusi da grafenozko inplantea behin txertatuta egonda, pazienteak edozein kalte jasango balu, bere bizitza arriskuan egon litekeela. Hala ere, badirudi pausoz pauso hobetuz goazela grafenoak gizakiarekin duen bateragarritasuna eta lehenago edo beranduago bada ere, grafenoaren iraultza iritsiko dela.

Erreferentzia bibliografikoa

Monasterio, B. et al. (2017). Coating Graphene Oxide with Lipid Bilayers Greatly Decreases Its Hemolytic Properties. Langmuir 33(33), 8181–8191. DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b01552

Egileaz: Bingen Monasterio biokimikaria da eta Biofisika Institutuko ikertzailea.