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根據美國布朗大學(Brown University)研究人員的研究發現，石墨烯(grapheme)──這種被譽為半來半導體材料的新寵──可能會破壞活細胞功能。如果布朗大學的毒性研究結果進一步經過多方研究證實的話，石墨烯最終可能會像碳奈米管一樣被歸類在有害物質範圍。 

「石墨烯比碳奈米管更容易產生，而且在許多應用中都能取代碳奈米管，」布朗大學病理學和實驗室醫學系教授Agnes Kane表示。 

石墨烯具有許多獨特的功能，但最重要的是它經常是由天然礦物──石墨製造而來，其方式是經由化學或機械剝離方式分離碳薄層，形成可能產生吸入暴露的乾燥粉末。病理學家已經針對碳奈米管和其他有關的碳材料展開研究了，但是這是第一次針對2D奈米材料進行毒性測試。 

Agnes Kane所主導的布朗大學研究團隊在展開石墨烯的毒性研究後發現，就像碳奈米管一樣，石墨烯的確會破壞活性細胞功能。為了找出其中的原因，Kane還邀請工程系教授高華健(Huajian Gao)加入這一研究團隊，以期為石墨烯材料與活性細胞的互動關係建立詳細的電腦模擬圖。 

該研究團隊是在偶然間發現這樣的結果，因為他們一開始模擬石墨烯與活細胞間互動關係所顯示的結果是良性的。然而，Kane的生物小組經由過去的毒性實驗結果已經知道石墨碎片事實上會干擾到活細胞的正常功能。後來才發現，原來第一代模擬過於簡單，將石墨烯碎片建模為正方形，而現實世界中的石墨碎片邊緣鋒利邊角尖銳，可穿透細胞壁並吸附其餘的碎片。經過高華健教授修改模擬後成功為Kane的毒性實驗重新進行建模。 

石墨烯(G)碎片邊緣尖銳，易穿透細胞薄膜（來源：Kane Lab / Brown University）

經過修正模擬後發現了石墨烯將干擾細胞正常功能的機制，布朗大學病理學和實驗室醫學教授Annette von dem Bussche就能透過顯示細胞受干擾的詳細影像，重覆進行毒性實驗。後續的研究將針對人類的肺、皮膚與免疫細胞在培養皿中進行實驗，以確定石墨烯薄層是否會穿透活性細胞並且被吞噬。 

所有令人感興趣的奈米材料都具有獨特的性能，因此，儘管宣稱具有危險性但也不致於影響其材料應用，而且也有許多有毒的材料仍成功地用於半導體製造中，例如鉛、汞與鎘等。事實上，布朗大學的研究人員們還針對多種奈米材料進行毒性研究，以期作為開發更安全製造與處理方法的先決條件，以便在整個生命週期都能善加利用。 

「奈米材料最佳之處在於你可為其進行建構，使其具有所需的特定性能。」Kanes說，「因此，我們可以透過計算建模的方式，為這些材料進行修改，使其毒性降低。 

石墨烯一直被視為一種具有發展前景的新式材料，可望取代矽晶用於未來的半導體中。