目前醫(yī)學界面臨的一個棘手的難題是對大面積骨組織缺損的修復。其中,干細胞***可能是一種很有前途的解決方案,但是在干細胞的移植過程中,需要可促進和增強細胞成活、附著、遷移和分化并有著良好生物相容性的支架材料。研究已表明氧化石墨烯(GO)具有良好的生物相容性及較低的細胞毒性,可促進成纖維細胞、成骨細胞和間充質干細胞(mesenchymalstemcells,MSC)的增殖和分化[82],同時GO還可以促進多種干細胞的附著和生長,增強其成骨分化的能力[83-84]。因此受到骨組織再生領域及相關領域研究人員的關注,成為組織工程研究中一種很有潛力的支架材料。GO不僅可以單獨作為干細胞的載體材料,還可以加入到現(xiàn)有的支架材料中,GO不僅可以加強支架材料的生物活性,同時還可以改善支架材料的空隙結構和機械性能,包括抗壓強度和抗曲強度。GO表面積及粗糙度較大,適合MSC的附著和增殖,從而可促進間充質干細胞的成骨分化,而這種作用程度與支架中加入GO的比例成正比。氧化石墨正式名稱為石墨氧化物或被稱為石墨酸,是一種由物質量之比不定的碳、氫、氧元素構成的化合物。進口氧化石墨導電
氧化石墨烯(GO)的比表面積很大,而厚度只有幾納米,具有兩親性,表面的各種官能團使其可與生物分子直接相互作用,易于化學修飾,同時具有良好的生物相容性,超薄的GO納米片很容易組裝成紙片或直接在基材上進行加工。另外,GO具有獨特的電子結構性能,可以通過熒光能量共振轉移和非輻射偶極-偶極相互作用能有效猝滅熒光體(染料分子、量子點及上轉換納米材料)的熒光。這些特點都使GO成為制作傳感器極好的基本材料[74-76]。Arben的研究中發(fā)現(xiàn),將CdSe/ZnS量子點作為熒光供體,石墨、碳纖維、碳納米管和GO作為熒光受體,以上幾種碳材料對CdSe/ZnS量子點的熒光淬滅效率分別為66±17%、74±7%、71±1%和97±1%,因此與其他碳材料相比,GO具有更好的熒光猝滅效果[77]。鶴崗改性氧化石墨GO具有獨特的電子結構性能,可以通過熒光能量共振轉移和非輻射偶極-偶極相互作用能有效猝滅熒光體。
當前社會的快速發(fā)展造成了嚴重的重金屬離子污染,重金屬離子毒性大、分布廣、難降解,一旦進入生態(tài)環(huán)境,嚴重威脅人類的生命健康。目前,含重金屬離子廢水的處理方法主要有化學沉淀法、膜分離法、離子交換法、吸附法等等。而使用納米材料吸附重金屬離子成為當前科研人員的研究熱點。相對活性炭、碳納米管等碳基吸附材料,氧化石墨烯的比表面積更大,表面官能團(如羧基、環(huán)氧基、羥基等)更為豐富,具有很好的親水性,可以與金屬離子作用富集分離水相中的金屬離子;同時,氧化石墨烯片層可交聯(lián)極性小分子或聚合物制備出氧化石墨烯納米復合材料,吸附特性更加優(yōu)異。
在推動以氧化石墨烯為載體的新藥進入臨床試驗前,勢必會面臨諸多挑戰(zhàn):(1)優(yōu)化氧化石墨烯的制備方法及生產工藝,使其具有可重復性,并能精確控制氧化石墨烯的尺寸和質量;(2)比較好使用劑量的摸索,找到以氧化石墨烯為載體的***療效和毒性之間的平衡點;(3)其他表面修飾劑的開發(fā),需具有良好生物相容性且修飾后的氧化石墨烯能在短時間內被生物體***;(4)毒理學方法的進一步規(guī)范,系統(tǒng)闡明以氧化石墨烯為載體***的潛在毒性;(5)體內外模型的建立,***評價氧化石墨烯***的生物相容性,使其能更好地轉化到臨床。此外,以氧化石墨烯為載體的***在大規(guī)模工業(yè)化生產和應用時,還需考慮到對人體和環(huán)境的不利影響,是否可能導致潛在的人體暴露和環(huán)境污染問題,這些有待于進一步研究。氧化石墨烯是有著非凡價值的新材料,將會在生物醫(yī)學領域發(fā)揮舉足輕重的作用。氧化石墨能夠應用在交通運輸、建筑材料、能量存儲與轉化等領域。
在GO還原成RGO的過程中,材料的導電性、禁帶特性和折射率都會發(fā)生連續(xù)變化,形成獨特而優(yōu)異的可調諧型新材料。2014年,澳大利亞微光子學中心賈寶華教授領導的科研小組***發(fā)現(xiàn)在用激光直寫氧化石墨烯薄膜形成微納米結構的過程中,材料的非線性可以實現(xiàn)激光功率可控的動態(tài)調諧。與傳統(tǒng)的非線性材料相比,氧化石墨烯的三階非線性高出了整整1000倍,隨著氧化石墨烯中的氧成分逐漸減少,而非線性也呈現(xiàn)出被動態(tài)調諧的豐富變化。不但材料的非線性系數(shù)的大小產生改變,其非線性吸收和折射率也發(fā)生變化,并且,這種豐富的非線性特性完全可以實現(xiàn)動態(tài)操控。氧化石墨烯(GO)的比表面積很大,厚度小。官能化氧化石墨復合材料
氧化石墨烯(GO)的厚度只有幾納米,具有兩親性。進口氧化石墨導電
氧化石墨烯(GO)是一種兩親性材料,在生理條件中一般帶有負電荷,通過對GO的修飾可以改變電荷的大小,甚至使其帶上正電荷,如利用聚合物或樹枝狀大分子等聚陽離子試劑。在細胞中,GO可能會與疏水性的、帶正電荷或帶負電荷的物質進行相互作用,如細胞膜、蛋白質和核酸等,因此會誘導GO產生毒性。因此在本節(jié)中,我們主要探討GO在細胞(即體外)和體內試驗中產生已知的毒性效應,以及產生毒性的可能原因。石墨烯材料的結構特點主要由三個參數(shù)決定:(a)層數(shù)、(b)橫向尺寸和(c)化學組成即碳氧比例)。進口氧化石墨導電