グラフェン系材料の安全性評価⑥環境負荷及び抗菌剤の評価

グラフェン系材料の環境負荷評価

ナノテクノロジー分野の急速な進展に伴い、環境への影響に対する理解も遅れている。大量生産、濃縮された製品からの溶出、工業生産中の偶発的な流出、および派生する廃棄物の不適切な処理によって、環境中にグラフェンが大量に放出・蓄積される可能性があるのだ。このような現象は、発明者や生産者が「世紀の大発見」と称し、人々の日常生活を一変させると正しく予言したプラスチックなどの他の合成物質でも既に起きている。しかし、その約束は果たされたものの、その恩恵は残念ながら予期せぬ環境問題によって打ち消され、わずか半世紀後に劇的な形で出現したのである。それゆえ、GBMの生態毒性を探ることは基本的に重要である(236)。(このため、グラフェン・フラッグシップを筆頭に、さまざまな生態系におけるバクテリア、藻類、種子植物、無脊椎動物、脊椎動物など、幅広い生物について調査が行われている（237）。
グラフェン系材料がバクテリアに与える影響
炭素系ナノ材料のバクテリアへの影響を研究することは、バクテリアが環境中の栄養連鎖の基礎にあり、栄養サイクルの多くの段階に関与し、他の生物と複雑な関連性を持っていることから、不可欠である。他の生物系に比べ、細菌に対するGBMの影響は、かなりよく研究されている。最もよく使用される実験室モデルは大腸菌である。いくつかの研究では、大腸菌やその他の細菌に対して観察される毒性は、GBMと細菌の直接接触が原因であることが示されている。(238-244) Liu らは，4 種類の GBM（グラファイト，酸化グラファイト，GO，rGO）の E. coli に対する抗菌活性について報告し ている．GO分散液が最も高い抗菌活性を示し、次いでrGO、グラファイト、酸化グラファイトの順であった。(238) Dizaj らは、微生物と炭素系ナノ材料（カーボンナノチューブ、GO、フラーレン）との物理的相互作用が、微生物の細胞膜の完全性、代謝プロセス、および形態に影響を与えることを報告した。(Tu らは、実験および理論（モデリング）アプローチを用いて、グラフェンおよび GO ナノシートが大腸菌の内部および外部細胞膜の分解を誘発し、それによって生存率を低下させることを示唆した (239)。(官能基の役割に着目した最近の研究では、Liらが還元法と水和法を用いて、酸化、水酸基、および炭素ラジカル（C●）のレベルが異なるGOライブラリーを構築し、抗菌活性への影響を研究している（246）。(246) 抗生物質耐性菌を用いて、著者らは、C●密度の最も高い水和GOが、膜結合と脂質過酸化の誘導によって最も強い抗菌効果を持つことを示すことができ、C●がGOベースの抗菌コーティングの臨床応用（例えば、カテーテル）に利用できる主要源であることが示唆された。一方、Ruiz らは、GO コーティング表面が、高密度のバイオフィルムの形成とともに、大腸菌の増殖を促進することを報告した（193）。(193) さらに、Guo らは、GO が大腸菌および黄色ブドウ球菌の細胞増殖、バイオフィルム形成、およびバイオフィルムの発達を有意に促進するのに対し、rGO は細胞増殖およびバイオフィルム形成を強く阻害することを観察した。(243) GBM とバクテリアの配向依存的な相互作用を調べるため、Lu らは GO ナノシートを磁場中で配向させ、周囲のマトリックスの架橋によって固定化し、酸化的エッチングによって表面に露出させた(246)。(247) 垂直配向したGOナノシートは、ランダム配向や水平配向のGOと比較して、大腸菌に対して高い抗菌活性を示した。著者らは、抗菌メカニズムには細胞膜の貫通が必要であり、GOを垂直配向させた膜の抗菌活性が向上したのは、膜破壊に適合した配向を持つエッジの密度が増加したためであると提案した。(247）別の最近の研究では、表面に垂直に成長したグラフェンフレークが、尿路感染症やインプラント・カテーテル関連の感染症の原因菌である大腸菌および表皮菌のバイオフィルムの付着を強く抑制する効果を示した（248）。(また、このグラフェンベースの「爪の床」は、マウス線維芽細胞やヒト神経芽腫細胞に対して細胞毒性を示さないことも報告されている（248）。このように、GBMの特性だけでなく、その配向性や膜間相互作用の程度も、その抗菌効果を左右するのである。

グラフェン系抗菌剤の効果

グラフェン系材料の光独立栄養生物への影響
近年、シアノバクテリアから種子植物まで、さまざまなモデルおよび非モデル光栄養生物に対して、GBMの生態毒性が評価された。これらの生物はすべて、異なる組成と超微細構造をもつ細胞壁（シアノバクテリアではペプチドグリカン、藻類ではセルロース、胚珠）の存在によって特徴付けられ、しばしばさらなる外部構造（シアノバクテリアではリポ多糖膜、カプセル、ゼラチン質鞘、多くの藻類では外分泌物質の層）によって完成されている。細胞壁は、細胞壁の孔径より大きなGBMの侵入を遅らせる物理的バリアーである。(249）さらに、この相互作用は生物間だけでなく、生物の年齢によっても異なる可能性がある。例えば、種子植物の細胞では、細胞壁の厚さや複雑さは、ペクチックに富む一次壁（一般に、細胞が成長するときに形成される薄く柔軟で伸縮可能な層）から、細胞が完全に成長した後に形成される、壁を強化し防水するセルロース、キシラン、リグニンからなる厚い二次壁へと劇的に変化している。このように、分裂の盛んな細胞培養で行われたGBMの内在化に関する観察は、成人の組織や器官に基づいた研究と比較して、異なった結果をもたらすことがある。当然のことながら、タバコの細胞培養物や、Chlorella pyrenoidosaやC. vulgarisなどの一部の薄肉緑藻では繰り返し内部化が報告されているが、厚肉緑藻のTrebouxia gelatinosaでは確認できなかった（下記参照）。
シアノバクテリアは生態学的にかなり重要であるにもかかわらず，GBMの生態毒性学との関連で研究されることはほとんどない。淡水のMicrocystis aeruginosaは、Tangらによって調査され、GOとCd2+（それぞれ1～50 μg/mLおよび0.2～0.7 μg/mLの濃度）への複合暴露が試験された。(250）著者らは、低濃度のGO単独では、材料が藻類細胞に容易に付着し、侵入しても、有意な毒性はないことを観察した。しかし、死亡率およびCd2+の取り込みによる酸化ストレスの誘導は、GOの存在によりいずれも増加した。さらに、ローマのカタコンベから分離した2種類の表層性シアノバクテリア、Oculatella subterraneaとScytonema julianumの株に対するGOの抗菌性（85 μg/mL～1 mg/mL）は、in vitroバイオフィルム成長を抑制していると考えられ、このためGOは石器修復に適していると示唆される。(251)
微細藻類は、水生生態系における栄養食物連鎖の底辺にも存在するため、一次生産者として生態学的に非常に重要な存在である。藻類における炭素系ナノ材料の毒性は、主に細胞表面との相互作用によるものだが、遮光（光合成活性の低下）、酸化ストレス、あるいは栄養塩の隔離など、他の要因によるものでもある。(252) Scenedesmus obliquus を rGO に 72 時間暴露すると、成長が抑制され、クロロフィル a およびクロロフィル b レベルが抑制されたが、これは明らかに酸化ストレスが増加したためであった。(253) rGOは、藻類細胞表面へのコーティングにより、光化学系II活性を有意に低下させた。GO、rGO、および多層グラフェン（MLG）は、クロレラ・ピレノイドーサに対して、他の炭素系材料（すなわち、カーボンナノチューブおよびグラファイト）よりもはるかに高い毒性を示した。(254) GOによる成長阻害には、その高い分散性と変質による遮光効果が原因とされたが、他のGBMはそのような効果を示さなかった。微細藻類は通常、光合成によって光化学系を光環境に最適化できるため、藻類-ナノカーボン凝集体の形成による光化学系への到達光の減少（255-257）がGBM毒性の十分な証拠となるかどうかは疑問がある(258)。(したがって、文献に報告されている成長速度のいくつかの変動は、光馴化現象とは相容れない観察時間の結果である可能性がある（258）。水生底生珪藻Nitzschia paleaを用いたGraphene Flagshipからの最近の発表では、MLGは汚染後最初の数時間にのみ成長阻害を引き起こすことが示されている(259)。(259）これらの結果は、珪藻との直接接触と遮光効果によって説明できる。しかし、珪藻が自然に分泌する多糖類とタンパク質を主成分とする細胞外高分子物質（EPS）は、グラフェンと強い相互作用を示し、EPSを捕捉した後に生育が回復することが分かった（259）。(後者の研究は、人体におけるバイオコロナの存在と同様に、「エココロナ」の存在がGBMの生態毒性に影響を与える可能性を示唆している（259）。さらに最近では、陸上緑色微細藻類（AGM）もGBMとの関連で研究されるようになった。AGMは多系統由来の小さなグループであり、基質特異性は比較的低く、国際的な傾向が強い。(260) AGM は、高い紫外線照射、極端な温度、乾燥状態での長時間の無液体に耐えることができ（乾燥耐性種） (261) 、一部は菌類と共生関係に入る（地衣化）。これらの種は，FLGおよびGOの短時間（30分および60分）および長時間（4週間）の暴露によって悪影響を受けることはなかった。また、地衣類光生物Trebouxia gelatinosaにおける暗順応状態での一次光化学の量子収率の解析と抗酸化酵素およびストレス関連タンパク質をコードする8遺伝子の発現変化を通して、同じGBMの潜在的な酸化的影響について研究された（262）。(262）興味深いことに、GOは不活性であり、FLGは単一の遺伝子（HSP70）のダウンレギュレーションを引き起こしたが、これはHSP70タンパク質の発現量の減少には対応しなかった。これらの結果から、AGMは極限環境に適応し、Trebouxiaのように細胞壁が厚く、GBMが細胞内に取り込まれないため、これらの物質との相互作用に耐えることができると考えられるが、GBMの影響は無視できる程度であることが示唆された。

グラフェン系材料が種子植物に与える影響

一次生産者である種子植物は、すべての陸上生態系に不可欠な基盤要素である。空中で飛散したグラフェン系材料は、最終的に湿性または乾性沈着物として植生上に沈着し、土壌に到達すると仮定すると、（263）種子植物は、吸収されたナノ材料が食物連鎖を通じて生物相に移行するための有力な媒体と見なされる。このため、種子植物に対するGBMの影響は、種子から実生まで、よりまれには成体植物まで、さまざまな成長段階で研究されてきたが、多くの場合、細胞培養から開始されている。しかし、これまでのところ、実験条件（材料、濃度、曝露時間、プロトコルなど）および実験対象種の違いにより、その効果は大きく異なることが報告されている。モデル植物であるArabidopsis thalianaの細胞懸濁液を、特性評価が不十分な「グラフェン」（おそらくGO）に曝露したところ、核の断片化、膜損傷、ミトコンドリア機能障害、活性酸素の生成・蓄積といった悪影響が認められ、細胞死を誘導することが判明した（264）。(264) その代わり、種子の発芽や発芽の発達には影響が見られなかった。このことは、GOが子葉細胞のすべてのコンパートメントに存在するにもかかわらず、植物が根から茎または葉へのGOのトランスロケーションに対処していることを示唆している(265,266)。(265,266) 更なる研究により、種子の発芽や苗の生育に対するより問題のある影響が明らかになった。したがって、サンプル数が少ないために方法論の問題は否定できないが、小麦（Triticum aestivum）およびソラマメ（Vicia faba）において、グラフェンおよびGOに曝露した場合の発芽阻害が報告されている。小麦では、GOは高濃度で種子の発芽を阻害し、根に蓄積し、茎や葉への移行が制限され、酸化ストレスを誘発することが観察された(267)。(267) イネ種子では、グラフェン濃度の増加（50μg/mL以上）に伴い発芽率の遅延が観察され、放射状核およびプルモールの成長が阻害された。(268）注目すべきは、5μg/mL濃度のグラフェンが、いくつかの成長指数を改善したことである。実際、炭素系ナノ材料は植物において有益な効果を発揮する可能性があるが、そのメカニズムについてはまだ十分に解明されていない。たとえば、Vicia faba では、GO の根による吸収が、濃度によって有益な効果と毒性を持つことが判明している（269）。(269）最高用量でのV. fabaの感受性の増加は、酸化ストレスの増加とそれに伴うグルタチオン代謝の障害によるものらしいが、低濃度ではプラスの効果がみられた。炭素系ナノ材料は細胞壁を保護しているが、種子植物の成体でも有害な影響が報告されている（文献 (270)に総説あり）。例えば、キャベツ、ホウレンソウ、トマトの葉は、GO に in vivo で曝露した後、酸化ストレスを介したネク ロシスによる細胞死により、サイズの減少および数の減少を示した。(271)
空中に飛散したGBMは、種子植物の生命の中でも特に繊細な段階である「胎生」を阻害する可能性がある。このプロセスは、ほとんどすべての種子植物の繁殖にとって基本的なものであるが、種子と果実で大部分が構成される作物種の収量がこの非常に重要なプロセスに依存しているため、人類にとっても重要なプロセスであるといえる。GBMと花粉粒の相互作用は、空気中で直接起こる場合もあれば（風媒性花粉）、花のステム表面上で起こる場合もある（すべての花粉タイプ）。モデル種 Nicotiana tabacum および非モデル種 Corylus avellana の花粉性能に関する最近の in vitro 実験では、GO 濃度 50 μg/mL 以上で花粉発芽とチューブ伸長が影響を受け、N. tabacum では 20％と 19％、C. avellana では 68％と 58％の減少が見られた(272)。(272)N.tabacumでは曲がったチューブの頻度が増加した。レシオメトリックpHインジケーターの研究により、GOが細胞内pHのホメオスタシスに影響を与えることが明らかになった。C. avellana を用いたさらなる実験により、花粉の性能に影響を与える主な要因は GO の酸 性特性であることが明らかになった。また、FLGは花粉管伸長に対して最小限の負の効果を示したが、これはおそらく花粉管のペクチンリッチ壁との物理的相互作用および/またはCa2+の隔離によるもので、一方rGOは花粉発芽と花粉管伸長に影響を与えなかった。(272)　

グラフェン系材料の無脊椎動物への影響

水生および陸上の無脊椎動物は、炭素系ナノ材料が陸上/堆積物区画に蓄積されるため、曝露される可能性が高い。陸上での影響については、ほとんどの研究がワムシ、特にメカニズム研究に適したモデルシステムである線虫Caenorhabditis elegansを使用して実施されている。Zhang らは、線虫を用いてナノサイズの GO および PEG 化ポリ-L-リジンで修飾した GO を研究し、ヒドロキシルラジカルの過剰生成と酸化性チトクローム c 中間体の形成を伴うストレス条件下での毒性メカニズムを提案した(273)。(273） さらに、20 種類のナノ材料を網羅したハイスループット研究において、GO は、炭素系ナノ材料の中で線虫に対して最も毒性が高く、次いで rGO、グラフェンであることが判明した（274）。(274) Zhao らは、ナノサイズの GO が生殖細胞のアポトーシスを伴う生殖毒性を誘発することを報告した。(275） 注目すべきは、著者らが、生殖毒性誘発を抑制するために GO が活性化するエピジェネティックな miRNA ベースの制御機構を同定したことである。また、mir-231 は線虫の SMK-1-DAF-16 シグナルを抑制することにより、GO の毒性に対する防御機構を提供している可能性が示唆された。(276) Ren らは、GO に曝露された線虫において、一連の抗菌性タンパク質が活性化することを示した。(277）一方、グラファイトナノプレートは、線虫の長寿と繁殖能力に影響を与えなかった。(278）著者らは、線虫におけるこの材料の空間分布をマッピングするために、FTIRを展開した。昆虫の Acheta domesticus（一般にイエコオロギとして知られている）では、純粋なGOとマンガンで汚染されたGOを血液（脊椎動物の血液と同様の組織／液体）に注入した後、酸化ストレスが観察された。(279)
水生環境では、水柱に生息する遠洋性種や堆積物の近傍または内部に生息する底生 種は、遠洋性/底生生物に対する生物学的利用能に応じて、炭素系ナノ材料の存在に よって自然に影響を受ける可能性がある。GBM に対する無脊椎動物の反応、特に底生生物の生息環境に関する研究はほとんどない。GOに暴露されたArtemia salinaは、腸内でGOが凝集しても急性毒性を示さなかった。(ミジンコは、250 μg/L の 14C 標識グラフェンに 24 時間暴露した後、体乾燥質量の 1％のオーダーのグラフェンの蓄積を示した。成体のミジンコに蓄積したグラフェンは、新生児に移行したと考えられる。(281） クサカゲロウの Ceriodaphnia dubia では、GO に暴露した後、新生児の数と摂餌率の有意な減少が観察された。(高濃度に暴露した多毛類Diopatra neapolitanaの再生能力に影響を与え、再生するセグメント数が減少し、完全に再生するまでの時間が長くなり、エネルギー関連反応、特にグリコーゲン含量に変化を与えた。(283) 貧毛類であるTubifex tubifexでは、GO暴露後に死亡は観察されなかったが、潜水活動は有意に低下した。(284）原生動物ユーグレナグラシリスに対するGOの毒性は、増殖阻害、マロンジアルデヒド含量および抗酸化酵素活性の増強によって証明された。(285) 底生生物種の中には、遠洋での発生段階を持つものもあり、例えば、海産甲殻類Amphibalanus amphitriteの幼生がGOに暴露されると、死亡率だけでなく移動阻害を示した。(286)
環境中のナノ材料の挙動に影響を与え得る重要な要因の1つは、自然の水生環境中に偏在する天然有機物の存在であり、その主成分は腐植物質（約50％）、多糖類、脂質、タンパク質、およびその他の有機物質である。(287) Castroらは、最近、9種類の生物に対する腐植酸との相互作用を考慮し、水生生態系におけるGOの影響を評価した。Raphidocelis subcapitata（緑藻類）、Lemna minor（水生植物）、Lactuca sativa（レタス）、Daphnia magna（浮遊性微小甲殻類）、Artemia salina（ブラインシュリンプ）、Chironomus sancticaroli（ユスリカ）、Idera attenuated（淡水ポリプ）、および C. elegans と Panagrolaimus sp（線虫）です。(288）全体として、GOは研究に含まれる水生生物指標生物に対して低い急性毒性を示しました。興味深いことに、培地中にフミン酸が存在すると、場合によってはそのコロイド安定性が増し、微小甲殻類（成長速度）および線虫（受胎能と繁殖能）に対するGOの毒性が増加した。(288）著者らは、このアプローチが生態学的に安全なGO濃度の予測に有用であり、GBMの環境リスク評価にも役立つ可能性があることを提案した。

グラフェン系材料の脊椎動物への影響

最も研究されている脊椎動物 

生態毒性学で最も研究されている脊椎動物は、水生仔魚と両生類幼生である。魚類では、ゼブラフィッシュ（Danio rerio）のモデルがよく知られている。魚類は遠洋性の脊椎動物であるため、体内で広く生物学的分布が観察されるにもかかわらず、胚の段階から炭素系ナノ材料に対する抵抗性を示すことがある（289）。(289） 胚においては、GO は絨毛に取り込まれ、低酸素症と孵化の大幅な遅延を引き起こすことがある。(290） GO曝露後の細胞増殖のわずかな阻害（著しいアポトーシスの誘導なし）および孵化のわずかな遅延も観察された。(291） 後者の研究では、ナノチューブがゼブラフィッシュの同濃度で強い成長阻害をもたらしたことから、GO は MWCNTs よりも水生生物に対する毒性が低いことが示唆された。成魚のゼブラフィッシュでは、GO の曝露により、アポトーシスおよびネクローシスの鰓の細胞数が増加したが、遺伝毒性は観察されなかった。(292）Zhang らは、「微量濃度」（1～100 μg/L）の単層 GO に曝露したゼブラフィッシュ胚の発生が、DNA 修飾、タンパク質のカルボニル化、および過剰な ROS 発生により損なわれることを報告した（293）。(著者らは、骨格や心臓の奇形を指摘し、トランスクリプトーム解析により、100μg/LのGOに暴露した後のコラーゲンやマトリックスメタロプロテアーゼ関連遺伝子の制御異常が明らかにされた。
両生類の幼生（Ambystoma mexicanum）を対象とした研究では、消化管に炭素系ナノ材料を多く摂取しても、死亡率や成長阻害、遺伝毒性は観察されないことが示された（294）。(294) 一方、Xenopus laevis幼虫では、最高濃度のカーボンナノチューブで幼虫の成長阻害が見られ、これは消化管内の凝集体の存在と関連していると思われる(295,296)。(295,296） グラフェンフラッグシップで行われた最近の研究では、2～20層からなるMLGは、Xenopus幼虫に対してほとんど無毒であり、10または50 μg/mLの濃度でのみ成長阻害が見られ、遺伝毒性や致死性の兆候は認められなかった（297）。(297）グラフェンフラグシップにおける他の最近の研究では、FLG、ナノダイヤモンド、カーボンナノチューブ、酸化カーボンナノチューブ、GOのXenopus幼虫における成長阻害への影響は表面積に支配されており、質量濃度はこれらの異なるタイプの炭素同素体の毒性に関する記述には適していない（298，299）（図8）。注目すべきは、両生類がどのような生物であっても、炭素系ナノ材料の経口投与後の腸管吸収は制限されているようで、材料はその後急速に排泄されることである(295,296)。(295,296） 利用可能なデータから、両生類で観察される成長阻害は、エラや消化管が物理的に閉塞し、エラや腸内腔と内壁の間の交換面が制限され、栄養分やガスの吸収が減少（無酸素状態）することと関係があることが示唆されている。

図8

図8. 最適な投与量の指標を選択する 数層グラフェン、ナノダイヤモンド、および二層または多層カーボンナノチューブに12日間暴露した後のXenopus laevis幼虫の成長阻害。正規化サイズ（%）は、質量濃度（mg-L-1）、個数濃度（L-1）、表面積濃度（m2-L-1）の3種類の指標の基数10対数に対してプロットされる。黒い破線は非線形回帰モデルの予測値を表し、斜線部分は95%信頼区間（CI）である。平均サイズの95%CIは縦のエラーバーで表されている。文献(298)より転載。Copyright 2016 American Chemical Society.

グラフェン系材料のエコトキシコロジーにおけるさらなる研究テーマ

単一種を用いた従来の生態毒性学的アプローチは非常に有益であり，GBMの潜在的な毒性を理解するためには，生物レベルでの毒性評価が必要である。しかし，実際の環境リスク評価に近づけるためには，より洗練されたシステムが必要である。特に，生体内変換，生体内蓄積，生体内濃縮の概念は，極めて重要であるにもかかわらず，一般に無視されている。そのため、ナノ材料の影響を評価するための複雑な曝露系、特にマイクロあるいはメソコズムを実験ツールとして用いた実験的な栄養連鎖の再構築が注目されている(300-302)。(このようなシステムは、自然の生態系に近い実験条件を提供するが、生物学的・非生物学的パラメーターの制御は限定的でしかない。種間相互作用（例えば、捕食や競争）を含むこれらの複雑なシステムは、様々なナノ材料の影響を評価するために使用されてきた。(303,304)
さらに、関連する別の生態毒性学的側面で比較的調査が不十分なのは、「間接的な」ナノ毒性の影響、すなわちナノ材料による他の毒物または汚染物質の毒性増幅である。一般にナノ材料、特に GBM が、環境中に共存する他の汚染物質と、吸着、輸送、生物学的利用能、および汚染物質の毒性および生分解性への影響に関して、どのように相互作用するかを理解することが基本である。例えば、GO は小麦 Triticum aestivum のヒ素の植物毒性 (305) や淡水シアノバクテリア Microcystis aeruginosa のカドミウムの植物毒性を明らかに増幅することができる。(250）最初の結論は、環境中のGBMは、たとえ低濃度の無毒性であっても、バックグラウンドの汚染物質の毒性を増強する可能性があるということである。この研究分野の主な限界は、試験に値する物質の数が膨大であることと、その組み合わせの可能性があることである。さらに、環境中に放出されたGBMの劣化の評価に関する側面もある。一次分解者（すなわち、細菌や菌類）の黒鉛質物質分解能力に関する研究は数少なく、これまでに得られた情報は、単一細菌（306）または土壌細菌群全体の活性に対する影響に関するものであった（307,308）。(307,308） バクテリアは、その巨大な多様性と多用途性から、すべての生物の中で、GBMを含む炭素系ナノ材料の分解を研究する最良の候補となる。その代謝の多様性により、細胞外分解プロセスによって、環境中に分散している有機物を還元炭素源として利用することができる(309)。(309） さらに、微生物群集は、汚染された場所にコロニーを作り、難分解性の有機異性体を代謝する能力を持つことが知られている（310）。白色腐朽菌は、リグニンやその他の複雑な有機分子を分解するための消化酵素や酸化酵素を押し出すことができるため、別の有望な研究分野であると考えられ、この理由から、彼らは頻繁に修復アプリケーションに使用されている(310)。(311) 以前の研究では、2 種類の白色腐朽担子菌 (Phlebia tremellosa と Trametes versicolor) が C60 フラーレンを CO2 に酸化できることが示された(312)。(312) しかし、Phanerochaete chrysosporiumをGO (0-4 mg/mL) に14日間暴露した最近の研究では、GOは低濃度では成長を刺激したが、最高濃度では阻害効果が見られ、成長阻害と酵素排泄不良のいずれかにより分解活性が完全に失われることが示された. 一方、rGOはP. chrysosporiumに対して低毒性を示すことが報告されている(314)。(314） 全体として、自然環境下における GBM の生分解に関する研究は比較的少なく、GBM の環境動態はまだほとんど不明である。また、他の環境汚染物質の毒性増幅を誘発する可能性があるため、さらなる研究が必要であると考えられる。しかし、多数の脊椎動物および非脊椎動物を用いて提供されるGBMに関するデータは、in silico毒性モデルや有害事象経路（AOPs）の開発に活用できる可能性がある。AOP の概念は、生態毒性学研究およびリスク評価を支援するための概念的枠組みとして最初に提示され (315)、近年非常に注目されている。その全体的な目的は、有害な結果につながる主要な事象を明確にすることで、ハザードの特定やリスク評価などの規制上の意思決定を支援することである(316)。(316） AOPは、いわゆるキーイベントを介して、分子的な開始事象がどのように有害事象に結びつくかを一般化した形で記述するという意味で、化学的に「不可知論的」なものである。
それにもかかわらず、GBMの豊富な有害性データは、環境リスク評価の枠組みの中で有益に利用され、より大きな組織スケールでヒトや野生生物に観察される有害作用におけるGBMの寄与を理解するのに役立つと考えられる。