GO作為新型的二維結構的納米材料,具有疏水性中間片層與親水性邊緣結構,特殊的結構決定其優異的***特性。GO的***活性主要有以下幾種機制:(1)機械破壞,包括物理穿刺或者切割;(2)氧化應激引發的細菌/膜物質破壞;(3)包覆導致的跨膜運輸阻滯和(或)細菌生長阻遏;(4)磷脂分子抽提理論。GO作用于細菌膜表面的殺菌機制中,主要是GO與起始分子反應(Molecular Initiating Events,MIEs)[51]的作用(圖7.3),包括GO表面活性引發的磷脂過氧化,GO片層結構對細菌膜的嵌入、包裹以及磷脂分子的提取,GO表面催化引發的活性自由基等。另外,GO的尺寸在上述不同的***機制中對***的影響也是不同的,機械破壞和磷脂分子抽提理論表明尺寸越大的GO, 能表現出更好的***能力,而氧化應激理論則認為GO 尺寸越小,其***效果越好。氧化石墨能夠滿足人們對于材料的功能性需求更為嚴苛的要求。黑龍江開發氧化石墨
氧化石墨烯因獨特的結構和性質受到了人們的***關注,其生物相容性的研究已經積累了一定的研究基礎,但氧化石墨烯在實際應用中仍然面臨很多困難和挑戰。首先,氧化石墨烯制備方法的多樣性和生物系統的復雜性,會***影響其在體內外的生物相容性,導致研究結果的不一致,因此氧化石墨烯的生物相容性問題不能簡單歸納得出結論,需要綜合多方面的因素進行深入研究。其次,氧化石墨烯的***活性又取決于時間和本身的濃度,其***機理需要進一步的研究。***,氧化石墨烯對機體的長期毒性以及氧化石墨烯進入細胞的機制、與細胞之間相互作用的機理、細胞/體內代謝途徑等尚不清晰。這些問題關乎氧化石墨烯在生物醫學領域應用中的安全問題和環境風險評價,需要研究者們不斷地研究和探索。黑龍江開發氧化石墨GO成為制作傳感器極好的基本材料。
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的研究中發現,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]。
目前醫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(mesenchymal stem cells,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。靜電作用的強弱與氧化石墨烯表面官能團產生的負電荷相關。
氧化石墨烯(GO)與石墨烯的另一個區別是在吸收紫外/可見光后會發出熒光。通常可以在可見光波段觀測到兩個峰值,一個在藍光段(400-500nm),另一個在紅光段(600-700nm)。關于氧化石墨烯發射熒光的機理,學界仍有爭論。此外,氧化石墨烯的熒光發射會隨著還原的進行逐漸變化,在輕度化學還原過程中觀察到GO光致發光光譜發生紅移, 這一發現與其他人觀察到的發生藍移的現象相矛盾。這從另一個方面說明了氧化石墨烯結構的復雜性和性質的多樣性。與石墨烯量子點類似,氧化石墨烯量子點也具備一些特殊的性質。黑龍江開發氧化石墨
碳基填料可以提高聚合物的熱導率,但無法像提高導電性那么明顯,甚至低于有效介質理論。黑龍江開發氧化石墨
多層氧化石墨烯(GO)膜在不同pH水平下去除水中有機物質的系統性能評價和機理研究。該研究采用逐層組裝法制備了PAH/GO雙層膜,對典型單價離子(Na+,Cl-)和多價離子(SO42-,Mg2+)以及有機染料(亞甲藍MB,羅丹明R-WT)和藥物和個人護理品(三氯生TCS,三氯二苯脲TCC)在反滲透膜系統中通過GO膜的行為進行研究。結果發現,在pH=7時,無論其電荷、尺寸或疏水性質如何,GO膜能夠高效去除多價陽離子/陰離子和有機物,但對于單價離子的去除率較低。傳統的納濾膜通常帶負電,且只能去除帶有負電荷的多價離子和有機物。隨著pH的變化,GO膜的關鍵性質(例如電荷,層間距)發生***變化,導致不同的pH依賴性界面現象和分離機制,一些有機物(例如三氯二苯脲)的分子形狀由于這種有機物與GO膜的碳表面的遷移性和π-π相互作用而極大地影響了它們的去除。黑龍江開發氧化石墨