Ny kunskap om hur kroppen känner igen grafen
Kroppens immunförsvar har förmågan att känna igen grafen-oxid, ett tvådimensionellt material med många potentiella användningsområden inom medicinen, exempelvis för läkemedelsleverans. Det visar en studie i tidskriften CHEM, publicerad av forskare vid IMM i samarbete med Chalmers tekniska högskola och universitetet i Manchester.
Grafen är ett extremt tunt material, en miljon gånger tunnare än ett hårstrå, och består av ett enda lager av kolatomer. Grafen-oxid (GO) i sin tur är ett material besläktat med grafen och består av ett enda lager av kol och syreatomer. GO studeras intensivt med avseende exempelvis på målstyrd läkemedelsleverans i kroppen men det är av största vikt att också kartlägga på vilket sätt dessa material interagerar med kroppen.
Forskare har i en studie ledd av professor Bengt Fadeel vid IMM, kunnat visa att GO inducerar något som kallas ”neutrophil extracellular traps” eller NETs, en slags spindelvävsliknande struktur som utsöndras av neutrofila granulocyter, den vanligaste typen av vita blodkroppar i blodbanan. Dessa celler är vanligtvis sysselsatta med att ta död på bakterier och andra främmande mikroorganismer. I den aktuella studien kunde forskarna visa att GO sätter igång en process som ger specifika förändringar i cellernas lipidmembran vilket resulterar i NETs. Dessutom fångades GO in av NETs. I en annan studie som publicerades nyligen i Nanoscale kunde dessa forskare även visa att GO bryts ner genom en enzymatisk process i NETs, precis på samma vis som bakterier och svamp. Denna nya kunskap om hur kroppen hanterar GO är nödvändig för medicinska tillämpningar av materialet.
Ingår i EU:s flaggskeppsprojekt Graphene
– Studien har också gett oss en ny förståelse för hur mångsidiga neutrofila granulocyter är. Immunförsvaret är vårt främsta försvar mot främmande inkräktare och det är viktigt att ta detta i beaktande när man för in nya material i kroppen exempelvis vid målstyrd leverans av läkemedel, säger Bengt Fadeel.
Den aktuella studien genomfördes vid Karolinska Institutet i samarbete med professor Kostas Kostarelos vid universitet i Manchester och Dr. Per Malmberg vid Chalmers tekniska högskola. Studien ingår i EU:s största forskningsinitiativ, flaggskeppsprojektet Graphene som omfattar fler än 150 olika partnerinstitut från såväl akademin som industrin och har en sammanlagd budget om en miljard euro. Projektet, som leds ifrån Chalmers tekniska högskola, syftar till att utveckla nya material och produkter genom att utnyttja de unika egenskaper som grafen och andra tvådimensionella material erbjuder.
Forskningen finansierades av EU-kommissionens projekt Graphene Flagship, och av Vetenskapsrådet.
Publikation
Graphene Oxide Elicits Membrane Lipid Changes and Neutrophil Extracellular Trap Formation
Mukherjee SP, Lazzaretto B, Hultenby K, Newman L, Rodrigues AF, Lozano N, Kostarelos K, Malmberg P, Fadeel B
Chem-Cell Press, online January 25, 2018, doi: 10.1016/j.chempr.2017.12.017, February 8, issue 4, pp 1-25