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Perilous paradigm of graphene oxide and its derivatives in biomedical applications: Insight to immunocompatibility - 16/06/24

Doi : 10.1016/j.biopha.2024.116842 
Zobia Ayreen a, Uzma Khatoon a, Apoorv Kirti a, Adrija Sinha a, Abha Gupta a, Sudakshya S. Lenka a, Anu Yadav a, Rupali Mohanty a, Shaikh Sheeran Naser a, Richa Mishra b, Raghuraj Singh Chouhan c, Shailesh Kumar Samal d, Nagendra Kumar Kaushik e, , Deobrat Singh f, , Mrutyunjay Suar a, , Suresh K. Verma a,
a KIIT School of Biotechnology, KIIT University, Bhubaneswar, Odisha 751024, India 
b Parul University, Vadodara, Gujarat 391760, India 
c Department of Environmental Sciences, Jožef Stefan Institute, Jamova Cesta 39, Ljubljana 1000, Slovenia 
d Department of Environmental medicine, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden 
e Plasma Bioscience Research Center, Department of Electrical and Biological Physics, Kwangwoon University, Seoul 01897, Republic of Korea 
f Condensed Matter Theory Group, Materials Theory Division, Department of Physics and Astronomy, Uppsala University, Box 516, Uppsala SE-751 20, Sweden 

Corresponding authors.

Abstract

With advancements in nanotechnology and innovative materials, Graphene Oxide nanoparticles (GONP) have attracted lots of attention among the diverse types of nanomaterials owing to their distinctive physicochemical characteristics. However, the usage at scientific and industrial level has also raised concern to their toxicological interaction with biological system. Understanding these interactions is crucial for developing guidelines and recommendations for applications of GONP in various sectors, like biomedicine and environmental technologies. This review offers crucial insights and an in-depth analysis to the biological processes associated with GONP immunotoxicity with multiple cell lines including human whole blood cultures, dendritic cells, macrophages, and multiple cancer cell lines. The complicated interactions between graphene oxide nanoparticles and the immune system, are highlighted in this work, which reveals a range of immunotoxic consequences like inflammation, immunosuppression, immunostimulation, hypersensitivity, autoimmunity, and cellular malfunction. Moreover, the immunotoxic effects are also highlighted with respect to in vivo models like mice and zebrafish, insighting GO Nanoparticles' cytotoxicity. The study provides invaluable review for researchers, policymakers, and industrialist to understand and exploit the beneficial applications of GONP with a controlled measure to human health and the environment.

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Graphical Abstract




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Highlights

Graphene oxide possess flexible physiochemical characteristics for biomedical application.
GO and its derivative possess immunotoxic consequences with in vivo models.
Detailed investigation of GO immnotoxicity is defined.
The perilous effects determines biocompatibility of GO for biomedical applications.

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Keywords : Graphene Oxide, Nanoparticles, Immune system, Cell lines, Human model


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