Biotechnologie
Développement de solutions basées sur le graphène plus probable en raison de l’effet minimal sur la santé
Le graphène, avec son énorme potentiel, représente une avancée significative dans la science des matériaux. Extrait du graphite, une forme cristalline du carbone, le graphène se distingue comme un matériau remarquablement significatif plutôt que comme un élément. Vous le trouverez couramment dans le crayon d’un stylo.
Étant le matériau le plus mince avec seulement un atome d’épaisseur, le graphène se démarque par sa légèreté, son élasticité et sa solidité. Il possède une résistance 200 fois supérieure à l’acier et une épaisseur mille fois inférieure à celle d’un cheveu humain.
Ce matériau unique est cinq fois plus léger que l’aluminium, lui-même trois fois plus léger que l’acier, et possède des propriétés diverses. Celles-ci incluent la capacité d’absorber la lumière et une conductivité électrique et thermique élevée, ouvrant la voie à des innovations dans divers secteurs.
Dans l’industrie électronique, la conductivité élevée du graphène prolonge considérablement la durée de vie des batteries et raccourcit le temps de charge, améliorant l’efficacité énergétique et la durabilité des appareils tout en prévenant la surchauffe. Sa légèreté surmonte l’une des limitations importantes des drones – la fabrication lourde de batteries pour le stockage d’énergie.
La flexibilité et la capacité du graphène à absorber une lumière minimale en font un matériau idéal pour la fabrication d’écrans durables pour divers appareils. Pendant ce temps, sa résistance en fait un composant crucial pour les progrès dans le secteur de l’éclairage.
Dans la construction, le graphène améliore l’isolation des bâtiments et offre une résistance à l’humidité, à la corrosion et au feu, contribuant à une meilleure régulation thermique dans les maisons. Par conséquent, il peut être vraiment bénéfique dans le secteur des énergies renouvelables, car il générera plus d’énergie que ce qui est actuellement produit. Pendant ce temps, dans le domaine de la santé, il peut aider à créer des appareils auditifs plus légers ainsi que des os et des muscles grâce à des opérations chirurgicales.
Les applications possibles du graphène incluent encore les transistors, les antennes, les puces informatiques, les supercondensateurs, la séquençage de l’ADN, les filtres à eau et les cellules solaires.
Compte tenu des propriétés diverses du graphène et de son potentiel pour révolutionner de nombreux secteurs différents, la communauté scientifique a gardé un œil sur le graphène. Les chercheurs et les entreprises du monde entier ont étudié et expérimenté ce matériau.
Juste cette semaine, uneétudemenée par des physiciens du MIT a découvert un « effet quantique anormal de Hall fractionnaire » dans le graphène. L’effet de Hall quantique fractionnaire est une chose extrêmement rare qui, si elle est contrôlée, peut aider à construire des ordinateurs quantiques tolérants aux défauts.
Cet effet n’est observé que quelques fois, et cela se produit principalement sous des champs magnétiques très élevés et soigneusement maintenus. Mais cette fois, l’effet a été observé dans un matériau que les scientifiques ne s’attendaient pas à voir et, qui plus est, en l’absence de champ magnétique. Cette découverte a des implications importantes pour le domaine de la physique fondamentale. Elle est susceptible d’ouvrir la voie à une nouvelle forme d’ordinateur quantique qui est substantiellement plus résistant aux perturbations.
Dans une autre étude, les chercheurs ont révéléune nouvelle méthode de synthèse de l’oxyde de graphène (GO), qui est dispersible dans des solvants. La nouvelle méthode a combiné l’acide de la méthode de Hummers et l’oxydant de la méthode de Brodie pour produire du GO de manière simple mais avec un petit nombre de défauts.
Cependant, même si le graphène a un potentiel d’application énorme, il n’est pas encore largement utilisé et est toujours en cours d’exploration. La production limitée, le coût élevé et les risques pour la santé sont les principaux facteurs qui limitent l’adoption du graphène. Cependant, l’un de ces facteurs pourrait ne pas être aussi limitatif.
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Essai humain montre que l’inhalation de graphène est sans danger
Le graphène a été isolé pour la première fois par les scientifiques Andre Geim et Konstantin Novoselov en 2004, pour lequel ils ont reçu le prix Nobel de physique en 2010. Salué comme un « matériau merveilleux », le graphène a été exploré dans le monde entier, notamment dans le domaine de la santé, via des dispositifs et des capteurs implantables.
Dans le domaine de la santé, le matériau est également étudié en ce qui concerne les thérapeutiques ciblées contre des affections telles que le cancer. Mais, bien sûr, avant que le matériau puisse être utilisé à des fins médicales, il doit être testé pour tout effet nocif potentiel. Et une récenteétudesuggère qu’un type spécifique de graphène peut être inhalé sans aucun risque aigu pour la santé humaine.
Cette étude clinique, qui a impliqué la première exposition contrôlée, a utilisé une forme mince et ultra-pure d’eau compatible du matériau — l’oxyde de graphène (GO).
Le graphène est un nanomatière 2D d’une ou de quelques couches de réseau de carbone, et sa forme oxydée a montré des promesses dans les sciences biomédicales en raison de sa compatibilité avec les cellules sanguines, de son hydrophilie, de sa grande surface pour la fonctionnalisation chimique et de sa stabilité colloïdale raisonnable dans des solutions biologiquement pertinentes. Les matériaux à base d’oxyde de graphène sont étudiés pour des applications de membrane.
Pendant que les nanomatières comme le graphène tiennent beaucoup de promesses, il doit être garanti qu’elles soient fabriquées de manière sûre avant qu’elles puissent être utilisées plus largement dans notre vie, a déclaré Dr. Mark Miller (BSc, PhD), un chercheur senior au Centre des sciences cardiovasculaires de l’Université d’Édimbourg. Explorer la sécurité du graphène chez l’homme nous aidera à comprendre comment ce matériau unique pourrait affecter le corps, et « avec une conception soigneuse, nous pouvons nous servir en toute sécurité de la nanotechnologie », a-t-il ajouté.
Lorsqu’il s’agit des limites de l’étude, les chercheurs ont noté qu’elle n’a détecté que des changements dans les paramètres biologiques sur la base de leur travail précédent avec des nanoparticules de gazole, et que le nombre de participants peut être insuffisant pour détecter les effets plus subtils de l’inhalation de GO.
De plus, les chercheurs ont choisi la dose spécifiquement pour prévenir les effets physiologiques manifestes, suggérant que des concentrations plus élevées de GO ou des durées d’exposition plus longues pourraient révéler des effets non observés dans cette étude. De plus, l’incapacité à prolonger l’étude au-delà de 6 heures a probablement manqué de capturer certaines voies inflammatoires.
Cependant, l’étude montre clairement que l’inhalation de nanofeuilles d’oxyde de graphène ultra-purifiées et minces, qui sont de taille nanométrique, n’affecte pas les humains en bonne santé. De cette façon, elle pose les fondements pour étudier les effets d’autres nanomatières bidimensionnelles (substances plates, non sphériques avec une dimension <100 nm) chez l'homme.
Cette étude ouvre la porte au développement de nouvelles méthodes de délivrance de médicaments pour traiter les maladies. Lors de la conception d’un système de délivrance de médicaments optimisé, l’objectif est de transporter des agents thérapeutiques de manière contrôlée tout en minimisant les effets secondaires sur les tissus sains.
Il s’agit certainement d’une étape majeure vers une évaluation complète des risques du graphène et des nanomatières 2D qui ont le potentiel de relever de nombreux défis mondiaux pour adopter une approche de conception sûre pour exploiter pleinement le potentiel de ce matériau unique.
Entreprises explorant le graphène
Les solutions basées sur le graphène peuvent grandement bénéficier à de nombreuses industries et à de nombreuses entreprises telles que Tesla, Samsung, Lockheed Martin, Ford, Intel et 3M, entre autres. Maintenant, regardons les entreprises qui explorent le graphène et développent des solutions basées sur le matériau :
#1. Graphenea
Le principal fabricant de matériaux à base de graphène, Graphenea fournit du graphène de haute qualité pour la recherche et les applications industrielles. Le portefeuille de l’entreprise comprend l’oxyde de graphène, les puces de transistors à effet de champ au graphène (GFET), les films de graphène CVD et les services de fonderie de graphène (GFAB).
La liste de produits de Graphenea comprend une carte Graphenea et des mGFET-4D et des mGEFD-4P pour les applications de détection. L’entreprise est partenaire du Graphene Flagship, présenté comme la plus grande initiative de recherche en Europe pour les efforts coordonnés avec un budget de 1 milliard d’euros.
#2. Haydale Graphene Industries
La société de technologie mondiale se spécialise dans le traitement du graphène, ainsi que d’autres nanomatières, pour diverses applications. Avec une capitalisation boursière de 4,44 millions, les actions de Haydale Graphene Industries (HAYD-GB : London Stock Exchange) sont cotées à 0,45, en baisse de 5,26 % sur l’année. L’entreprise a réalisé un chiffre d’affaires (TTM) de 4,30 millions et a un BPA (TTM) de -0,85 et un P/E (TTM) de -0,53.
La société a récemment conclu unbénéfice net d’année en annéeen baisse de 28,20 % à une perte de 6,17 millions, malgré une augmentation de 48 % des revenus à 4,30 millions, ce qui est dû à une augmentation du coût des biens vendus en pourcentage des ventes. Au deuxième semestre de l’année dernière, Haydale a levé 5 millions de livres sterling grâce à une souscription à 0,5 pence par action et a proposé une offre de détail de jusqu’à 1 million de livres sterling pour les investisseurs individuels.
L’entreprise a récemment collaboré avec PETRONAS Ventures, le bras de commercialisation de la technologie de la société pétrolière et gazière malaisienne Petroliam Nasional Berhad, pour fonctionnaliser le graphène pour des applications de produits. Cette collaboration était une tentative pour faire progresser la production de masse de produits à base de graphène dans de nombreuses industries.
En décembre 2023, le gouvernement gallois a accordé à l’entreprise un financement SMART pour développer des fluides de transfert de chaleur à base de graphène en partenariat avec le fabricant de fluides de transfert de chaleur à base d’eau Hydratech.
#3. IBM
Ce géant de la technologie a exploré le graphène dans l’électronique. Il y a une dizaine d’années, IBM a construit une puce de graphène qui était 10 000 fois plus rapide que les puces de graphène IC précédentes. Puis, de nombreuses années plus tard, IBM a utilisé les propriétés uniques du graphène pour développer des techniques de fabrication qui ont permis de mettre à l’échelle les dispositifs à semi-conducteurs à des tailles de caractéristiques inférieures à 7 nanomètres sur des plaquettes de silicium.
Cela représente un saut important dans la technologie des semi-conducteurs, en poussant les limites de la miniaturisation et des performances. IBM a investi beaucoup de temps et des milliards de dollars dans l’avenir de la nanoelectronique, y compris l’utilisation du graphène.
(IBM )
Avec une capitalisation boursière de 164 milliards de dollars, les actions de l’entreprise (IBM : NYSE) sont cotées à 181,20 dollars, en hausse de 9,87 % sur l’année. IBM a réalisé un chiffre d’affaires (TTM) de 61,86 milliards de dollars et a un BPA (TTM) de 8,03, un P/E (TTM) de 22,37 et un ROE (TTM) de 33,36 %. L’entreprise verse également un dividende de 3,70 %.
Conclusion
Le graphène, un matériau extrêmement diversifié, trouve des applications vastes dans les secteurs de l’énergie, de l’électronique et de la construction. Dans le secteur de la technologie, ce matériau peut complètement changer la façon dont nous interagissons avec la technologie. Cette étude démontre en outre que le secteur médical peut utiliser ce matériau unique en toute sécurité sans aucun effet nocif sur la santé humaine et le corps. Cependant, pour atteindre les pleins bénéfices du graphène, une production à grande échelle à faible coût est requise, un jalon qui n’a pas encore été atteint.
Néanmoins, on ne peut nier que le graphène est le « matériau de l’avenir », et à juste titre. En étant le matériau le plus mince, le plus flexible et le plus solide du monde, il annonce une véritable révolution qui peut changer le monde.
