11. 酸化グラフェンは血液脳関門を乗り越え、脳に直接作用することができる

2022年4月25日 18:25

2021年7月17日
mikandersen

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参考

Mendonça, M.C.P.; Soares, E.S.; de Jesus, M.B.; Ceragioli, H.J.; Ferreira, M.S.; Catharino, R.R.; da Cruz-Höfling, M.A.です。(2015). 還元型グラフェン酸化物が一過性の血液脳関門開存を誘導する：in vivo研究＝還元型グラフェン酸化物が一過性の血液脳関門開存を誘導する：in vivo研究。Journal of nanobiotechnology, 13(1), pp.1-13。https://doi.org/10.1186/s12951-015-0143-z。

事実

BBBと呼ばれる血液脳関門は、中枢神経系を物理的・化学的な攻撃から守るためのバリアである。研究者たちは、この障壁を克服する方法を開発したいと考えています。本論文では、還元型酸化グラフェン "rGO "がBBBの傍細胞張力を低下させることから、BBBバリアを一過性に克服するのに適した方法を提示しています。
著者らは、「脳による内部化は、形態、組成、均一性、サイズ、表面電荷などの物理化学的特性に依存する」としており、還元型酸化グラフェンは厚さがわずか1原子で、シートの配列が六角形であるため2次元構造であり、BBBバリアを透過するための最適なナノマテリアルであるとしている。
また、「rGOは、酸化グラフェンを還元条件下（化学、熱、マイクロ波、光化学、光熱、微生物／バクテリア）で処理し、酸素含有量を減少させた製品」と記載されています。これは、5G電磁波のグラフェン吸収のエントリで説明したように、GO酸化グラフェンにマイクロ波を印加すると酸化グラフェンの脱酸素が起こり、酸化グラフェンrGOとフリーラジカルが減少するとした（Chen, Y.; Fu, X.; Liu, L.; Zhang, Y.; Cao, L.; Yuan, D.; Liu, P. 2019）の研究結果を裏付けるものです。
さらに、「rgoは滅菌蒸留水中で1カ月以上、凝集を起こさず、物理化学的特性も変化せずに安定していた」という興味深い結果も得られている。rGOの水性懸濁液が比較的安定しているのは、マイナスに帯電した葉による静電反発に起因する」。これは、滅菌蒸留水中の還元型酸化グラフェン溶液を30〜40日間、良好な状態で保存できることを示しており、非常に重要な意味を持つと思われる。また、溶液のpHが25℃で7.6であったことから、実験の条件についても関連する詳細が記載されています。なお、人体、特に血液のpHはおよそ7.35～7.45の間で変化することが知られている。Bai, H.; Li, C.; Wang, X.; Shi, G. 2010）によると、酸化グラフェンGOは、そのナノ複合ハイドロゲルの開発で示されたように、pHに反応する性質から、薬物放出制御には最も適したナノ材料であるという。このことから、酸化グラフェンが電荷を放出するメカニズムは、pHそのものであると推察される。脳内のpH障害/不均衡が精神疾患、特に低pHにつながることは特筆すべきことです（Prasad, H.; Rao, R. 2018）。実際、プラサドは「ApoE4アストロサイトにおける過剰なエンドソームの酸性化」がpH不均衡とβアミロイド蛋白抑制問題の背景にあることを示している。興味深いことに、グラフェンの粒子径とpH値は、水性媒体に対する親水性または親和性に影響を及ぼすとされており（Hu, X.; Yu, Y.; Hou, W.; Zhou, J.; Song, L. 2013）、「ゼータ電位」または静電場強度によって4～12のさまざまなpH値（図1参照）で作動し得るようになっている。この静電場は、5Gの電磁波によって変化する可能性がある。
還元型酸化グラフェンのpH値をゼータ電位で変化させたときの様子

図1.還元型酸化グラフェンrGOのゼータ電位の関数としてのpH変調。(Hu, X.; Yu, Y.; Hou, W.; Zhou, J.; Song, L. 2013)

HRTEMで見たrGOシート（図2b）は、比較的大きな表面積を持ち、その形態は薄いカーテンに似ていました」と著者らは述べている。この画像は、図3の（Campra, P. 2021）が得た画像と酷似している。

図2 rGOのモルフォロジーの一部を示すHRTEM画像

rGO形態の一部を示すHRTEM画像（Mendonça, M.C.P.; Soares, E.S.; de Jesus, M.B.; Ceragioli, H.J.; Ferreira, M.S.; Catharino, R.R.; da Cruz-Höfling, M.A. 2015）。
ファイザー社製ワクチンサンプルの光学顕微鏡観察

図3 ファイザー社製ワクチンサンプルの光学顕微鏡写真（Campra, P. 2021）。
マウステストでは、以下のものを使用しました。

マウス実験では、MALDI-MSI（MALDI質量分析装置、脳内の還元型酸化グラフェンのマッピングに用いられる装置）が用いられ、図4の「rGOの断片化パターンを確認」した。そのために、「ラット脳全体のrGOの分布を経時的にマッピングして合成画像を構築し・・・黄色のドットは分子量を持つイオンの多さを表す」この科学の成果を証明する決定打となったのである。

ラット脳組織のコロナル切片と脳内rGO密度

図4 ラット脳組織の冠状断と脳内rGO密度（Mendonça, M.C.P.; Soares, E.S.; de Jesus, M.B.; Ceragioli, H.J.; Ferreira, M.S.; Catharino, R.R.; da Cruz-Höfling, M.A. 2015).

さらに、MALDI-MSIにより、その空間的・時間的な分布が示された。投与後15分で、rGOは脳全体に分布し、最も高い濃度は主に視床と海馬の2つの脳領域に位置していた」。これらの敏感な領域で神経毒性が実証されているので、これは懸念される（Mendonça, M.C.P.; Soares, E.S.; de Jesus, M.B.; Ceragioli, H.J.; Batista,Â.G.; Nyúl-Tóth, Águilas, M.B.; Ceragioli, H.J.; Batista,Â.G）。 ; Nyúl-Tóth, Á.; da Cruz-Hofling, M.A. 2016ab｜Baldrighi M.; Trusel M.; Tonini R.; Giordani S. 2016｜レ、エイチティー、シン、ウェイク、ロジンスキー、S、ベヒベルガー、J、ベガ、J、L、グォ、X、Q、ナウス、C.C. 2014).
rGOのサイズが大きいこと（342±23.5nm）は、脳内への侵入の障害にはならないらしい」という記述が非常に注目されます。脳内に大きな粒子（～200～400nm）が存在することを記述した報告は非常に少ない」。
論文の最後の結論として、BBB血液脳関門を克服する方法が示されている（図5参照）。ラットにrGO粒子を静脈内投与すると、説明したように傍細胞弱化が起こり、細胞間コミュニケーションによく用いられる内皮間/細胞間裂をrGOが貫通するのに必要な混乱が発生するのだ。
還元型酸化グラフェンナノ材料rGOに基づく血液脳関門の開通を実証する実験方法論

図5 還元型酸化グラフェンrGOナノ材料に基づく血液脳関門の開通を実証する実験方法（Mendonça, M.C.P.; Soares, E.S.; de Jesus, M.B.; Ceragioli, H.J.; Ferreira, M.S.; Catharino, R.R.; da Cruz-Höfling, M.A. 2015).

また、研究者らは「rGOの毒性効果はまだ評価されていない」と指摘している。ただし、「BBBの不透過性により、通常、従来の治療が効かない脳疾患」の治療に有用である可能性があると警鐘を鳴らしている。その後の研究において、著者らはrGOによって生じる毒性の問題を認めた（Mendonça, M.C.P.; Soares, E.S.; de Jesus, M.B.; Ceragioli, H.J.; Batista,Â.G.; Nyúl-Tóth,Á.; da Cruz-Hofling, M.A. 2016ab）．

意見

静脈内投与された酸化グラフェンは、還元型酸化グラフェン（rGO）シートのサイズが平均直径23.5 nmナノメートルと大きくても、血液を通じて脳内に循環し、血液脳関門（BBB）を容易に乗り越えて、脳組織や細胞に付着することが示された。比較的大きなサイズのrGOシートを扱うことができれば、材料の大量生産が可能になり、製造コストを削減できる可能性があります。
脳内のrGOの分布は非常に広く、特定のポイントに集中しているわけではありません。この論文では、化合物の消失時間や分解については触れられておらず、いずれにしても毒性学的な側面は考慮されていない。これは、神経変性や神経疾患に対する治療法の探求によって正当化される、脳を侵襲する方法の開発に対する現在の科学的関心を浮き彫りにするものである。しかし、毒性試験の記載がないことは特に目を引く。論文発表前の文献では、酸化グラフェンおよびその誘導体との接触による脳細胞の損傷や影響がすでに警告されているからだ（Zhang, Y.; Ali, S.F.; Dervishi, E.; Xu, Y.; Li, Z.; Casciano, D.; Biris, A.S. 2010参照）。

その後、本エントリーで紹介する論文の研究責任者であるMendonça, M.C.P.は、他の同僚とともに、還元型酸化グラフェンの耐性向上のためのコーティングに関する調査を発表しましたが、肯定的な結果は得られず、いずれにしても毒性を引き起こすという結論に達しました（Mendonça, M. C.P.; Soares, E.S.; de Jesus, M.B.; Ceragioli, H.J.; Batista, Â.G.; Nyúl-Tóth, Á.; da Cruz-Hofling, M.A. 2016ab).
酸化グラフェンGOとその誘導体であるrGOなどは、人や動物を問わず有毒で危険なナノ材料であり、特に脳に対して重大な悪影響を及ぼすことを考慮しなければならない（Rauti, R.; Lozano, N.; León, V.; Scaini, D.; Musto, M.; Rago, I.; Ballerini, L. 2016）、これについては酸化グラフェンの脳細胞との相互作用に関するエントリーに解析とコメントを記載しているため、参照されたい。
すべての事実が報告されている中で、c0r0n@v|rusを理由に、人体への実験技術の使用、GOとその誘導体によるワクチン接種さえも、人々の健康に予測できない結果をもたらし、致命的ですらあるため、正当化する理由はないでしょう。

書誌情報

1. Bai, H.; Li, C.; Wang, X.; Shi, G. (2010). pH感受性酸化グラフェン複合ハイドロゲル＝A pH sensitive graphene oxide composite hydrogel。Chemical Communications, 46(14), pp. 2376-2378。https://doi.org/10.1039/C000051E。

2. Baldrighi M.; Trusel M.; Tonini R.; Giordani S. (2016) Carbon nanomaterials interacting with neurons: an in vivo perspective = カーボンナノ材料が神経細胞と相互作用する：in vivo perspective. Frontiers in neuroscience, 10, 250. https://doi.org/10.3389/fnins.2016.00250.

3. カンプラ、P. (2021)。[報告】をご覧ください。］水性懸濁液中の酸化グラフェンの検出（Comirnaty™ RD1）：光学および電子顕微鏡における観察研究。アルメリア大学 https://docdro.id/rNgtxyh

4. Hu, X.; Yu, Y.; Hou, W.; Zhou, J.; Song, L. (2013). 酸化グラフェンの親水性に及ぼす粒子径とpH値の影響＝酸化グラフェンの親水性に及ぼす粒子径とpH値の影響。Applied Surface Science, 273, pp.118-121。https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.01.201。

5. Le, H.T.; Sin, W.C.; Lozinsky, S.; Bechberger, J.; Vega, J.L.; Guo, X.Q.; Naus, C.C. (2014) Gap junction intercellular communication mediated by connexin43 in astrocytes is essential for their resistance to oxidative stress = アストロサイートのコネキシン43によるGap junction細胞間コミュニケーションは酸化ストレスに対する抵抗性に必要である。Journal of Biological chemistry, 289(3), pp.1345-1354。https://doi.org/10.1074/jbc.M113.508390。

6. Mendonça, M.C.P.; Soares, E.S.; de Jesus, M.B.; Ceragioli, H.J.; Batista, Â.G.; Nyúl-Tóth, Á.; da Cruz-Hofling, M.A. (2016a). PEGylation of reduced graphene oxide Induces toxicity in cells of blood-brain barrier: an in vitro and in vivo study = PEGylation of reduced Graphene Oxide Induces Toxicity in Cell of Blood-Brain Barrier: An in vitro and in vivo Study. Molecular Pharmaceutics, 13(11), pp.3913-3924。https://doi.org/10.1021/acs.molpharmaceut.6b00696。

7. Mendonça, M.C.P.; Soares, E.S.; de Jesus, M.B.; Ceragioli, H.J.; Batista, Â.G.; Nyúl-Tóth, Á.; da Cruz-Hofling, M.A. (2016b) Óxido de grafeno reducido: perfil nanotoxicológico en ratas = 還元型酸化グラフェン：ラットにおけるナノトキシコロジー・プロファイル. Journal of nanobiotechnology, 14(1), pp.1-13。
https://doi.org/10.1186/s12951-016-0206-9。

8. Prasad, H.; Rao, R. (2018). ApoE4アストロサイトのアミロイドクリアランス欠陥は、エンドソームpHのエピジェネティックな補正によって回復する＝ApoE4アストロサイトのアミロイドクリアランス欠陥は、エンドソームpHのエピジェネティックな補正によって回復する。Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(28), pp. E6640-E6649. https://doi.org/10.1073/pnas.1801612115

9. ラウティ、R; ロザーノ、N; レオン、V; サイニ、D; ムスト、M; ラゴ、I; バレリーニ、L. (2016). 酸化グラフェンナノシートは培養脳ネットワークにおけるシナプス機能を再構築する＝Graphene Oxide Nanosheets Reshape Synaptic Function in Cultured Brain Networks. ACS Nano, 10(4), pp. 4459-4471. https://doi.org/10.1021/acsnano.6b00130

10. Zhang, Y.; Ali, S.F.; Dervishi, E.; Xu, Y.; Li, Z.; Casciano, D.; Biris, A.S. (2010). 神経性フェオクロモサイトーマ由来PC12細胞におけるグラフェンと単層カーボンナノチューブの細胞毒性効果 = Efectos de citotoxicidad del grafeno y los nanotubos de pared simple en células PC12 derivadas del feocromocitoma neural = 神経性フェオクロモサイトーマ由来PC12細胞におけるグラフェンと単層カーボンナノチューブの細胞毒性効果 ACS nano, 4(6), pp. 3181-3186. https://doi.org/10.1021/nn1007176