Graphen ist ein Nanomaterial, das aus reinem Kohlenstoff hergestellt wird. Es wird oft als zweidimensionales (2D) Material beschrieben, da es nur wenige Kohlenstoffatome dick ist und daher fast ausschließlich aus einer Oberfläche besteht.
Graphen kann auch als „Familie“ von Materialien betrachtet werden, da es in vielen Formen und Typen vorkommt, darunter Graphenoxid, reduziertes Graphenoxid, Graphenschichten, Graphenflocken und andere Versionen dieses erstaunlichen Materials.
Gerade aufgrund der 2D-Eigenschaften und -Abmessungen ist Graphen eines der stärksten und elektrisch und thermisch leitendsten Materialien, die jemals gemessen wurden. Diese Eigenschaften machen es zu einem äußerst interessanten Material, um andere Materialien besser, leichter, fester, langlebiger und recycelbarer zu machen.
Da Graphen auf Kohlenstoff basiert, kann es in einem erstaunlich breiten Anwendungsspektrum eingesetzt werden, von extrem empfindlichen Sensoren über Hochleistungstextilien und wesentlich effizientere Batterien bis hin zu fortschrittlichen hochfesten Verbundwerkstoffen und sogar für den Einsatz in Beton, um die Menge an eingebettetem CO2 zu reduzieren. Graphenmaterialien werden auch für den Einsatz in biologischen und medizinischen Anwendungen verwendet und getestet, vom Tissue Engineering1 bis hin zu Medikamentenverabreichungssystemen.2
Es ist sehr wichtig zu bedenken, dass Graphen bei der Verwendung als Nanoadditiv in anderen Produkten wie Kunststoffen, Textilien, Beschichtungen oder sogar Beton typischerweise in sehr geringen Mengen verwendet wird, oft viel weniger als nur 1 Gewichtsprozent. Trotz dieser geringen Mengen trägt es zu erheblichen Vorteilen für die Materialien bei, denen es zugesetzt wird. Dies bedeutet auch, dass das Graphen normalerweise vollständig in das Wirtsmaterial eingebettet ist, dem es hinzugefügt wurde.
Es ist auch wichtig anzumerken, dass die Royal Society vor fast zwanzig Jahren einen wegweisenden Bericht3 veröffentlichte, in dem klargestellt wurde, dass Nanomaterialien, die in eine beliebige Materialmatrix eingebettet sind, keine größere Gefahr für Gesundheit und Sicherheit darstellen als alle anderen Materialien.
Seit dem Bericht der Royal Society stellt sich bei Graphen als neuem Nanomaterial zwangsläufig die Frage, wie es sicher gehandhabt werden kann und ob es Risiken für die menschliche Gesundheit birgt.
1. Goenka S., Sant V., Sant S. Graphenbasierte Nanomaterialien für die Arzneimittelabgabe und das Tissue Engineering. J. Kontrolle. Freigeben. 2014;173:75–88. doi: 10.1016 j.jconrel.2013.10.017.
2. Zhang Q., Wu Z., Li N., Pu Y., Wang B., Zhang T., Tao J. Erweiterte Übersicht über graphenbasierte Nanomaterialien in Arzneimittelabgabesystemen: Synthese, Modifikation, Toxizität und Anwendung. Mater. Sci. Eng. C. 2017;77:1363–1375. doi: 10.1016 j.msec.2017.03.196.
3. https://royalsociety.org/-/media/Royal_Society_Content/policy publications/2004/9693.pdf
Jede Risikobewertung für Graphen oder jedes andere Material muss auf der Formel basieren: Gefahr x Exposition = Risiko.4 Anhand dieser Formel können Sie sehen, dass ein hochgefährlicher Stoff wie eine Säure möglicherweise nur eingeschränkten Zugang hat, was seine Exposition begrenzt und dadurch sein Risiko verringert. Wenn diese Formel auf den Unterschied zwischen künstlich hergestellten Nanopartikeln wie Graphen und denen, die aufgrund von Luftverschmutzung in der Luft vorkommen, angewendet wird, können wir beginnen, die Risiken ins rechte Licht zu rücken.
Da Graphen außerdem relativ neu ist und es Verwirrung oder Fehlinformationen über die Gesundheitsrisiken von Nanomaterialien im Allgemeinen gibt, ist es wichtig, sich auf wissenschaftliche Tests und Studien zu beziehen, die das Risikoprofil von Graphenmaterialien für Hautkontakt gründlich bewertet haben.
Kein Nanomaterial in seiner Rohform sollte direkt gehandhabt werden, ohne die notwendigen Vorsichtsmaßnahmen zur Verhinderung des Einatmens zu treffen (sichere Handhabungseinstellungen und persönliche Schutzausrüstung für geschultes Personal). Wie der Bericht der Royal Society vor fast zwanzig Jahren feststellte, ist es jedoch praktisch unmöglich, die Graphenpartikel aus dem Wirtsmaterial zu lösen, sobald ein Nanomaterial (einschließlich Graphen) in ein Produkt eingearbeitet wurde.
Dies wurde in einer vom Graphene Council in Auftrag gegebenen und von Forschern der Virginia Tech durchgeführten Untersuchung (bald bei Nature Springer veröffentlicht) schlüssig nachgewiesen. Sie zeigte, dass es nach dem Einbetten von Graphen in Plastikhandschuhe unmöglich war, das Graphen von den Handschuhen zu trennen, ohne die Handschuhe vollständig zu zerstören.
Es wurden Tausende von einzelnen Studien und Artikeln über die vielen verschiedenen Formen und Arten von Graphen aus der Perspektive des toxikologischen Profils verfasst. In einem Punkt sind sich diese Studien eindeutig einig: Graphen stellt bei Kontakt mit der menschlichen Haut kein nennenswertes Risiko dar. (Es besteht aus dem gleichen Material wie ein typischer Bleistift).
Hinweise zu Studien finden Sie unter https://www.mdpi.com/2073-4352/10/9/718.
Graphen ist ein Material, das erhebliche Vorteile bietet, indem es andere Materialien verbessert; leichter, stärker, langlebiger, besser recycelbar und ermöglichen neue Möglichkeiten, die den Menschen und dem Planeten zugute kommen.
Es ist jedoch wichtig zu verstehen, ob die Verwendung dieses Materials irgendwelche nachteiligen Auswirkungen mit sich bringt, über die wir uns im Klaren sein sollten und die wir bewältigen können.
Wenn es um den Kontakt mit der menschlichen Haut geht, kann Graphen bedenkenlos verwendet werden, basierend auf wissenschaftlichen Erkenntnissen, die Graphen seit mehr als einem Jahrzehnt ausführlich untersuchen.
Terrance Barkan, Geschäftsführer, The Graphene Council.
4. https://spectrum.ieee.org/should-we-worry-about-graphene-oxide-in-our-water
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