Поверхностная функционализация материалов на основе графена: биологические эффекты, токсикология и аспекты безопасного проектирования

Всё более широкое применение материалов на основе графена обусловлено их уникальными свойствами и структурой, которые привлекают внимание учёных и инженеров. Вместе с тем свойства, определяющие полезность этих материалов, вызывают всё большую обеспокоенность по поводу их возможного воздействия на здоровье человека и окружающую среду. Поскольку материалы на основе графена химически инертны, предпринимаются различные попытки функционализировать их поверхность и повысить её реакционную способность. В настоящем обзоре поверхностная функционализация этих материалов, включая целенаправленно созданную для конкретных применений и непреднамеренно приобретённую под воздействием окружающей среды и живых организмов (например, при формировании белковой короны), рассматривается с позиций нанотоксикологии и безопасного проектирования материалов. Обсуждаются поглощение функционализированных материалов клетками, их токсичность и лежащие в основе этих процессов механизмы, а также их связь с функционализацией поверхности. Рассматриваются вычислительные методы, позволяющие прогнозировать взаимодействие материалов на основе графена и его связь с токсичностью. Представлены краткий обзор современных знаний и ключевые характеристики этих материалов, которые необходимо контролировать для их безопасного и устойчивого применения.