在推動(dòng)以氧化石墨烯為載體的新藥進(jìn)入臨床試驗(yàn)前，勢必會(huì)面臨諸多挑戰(zhàn)：（1）優(yōu)化氧化石墨烯的制備方法及生產(chǎn)工藝，使其具有可重復(fù)性，并能精確控制氧化石墨烯的尺寸和質(zhì)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(diǎn)；（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(shí)間內(nèi)被生物體***；（4）毒理學(xué)方法的進(jìn)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(nèi)外模型的建立，***評(píng)價(jià)氧化石墨烯***的生物相容性，使其能更好地轉(zhuǎn)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(chǎn)和應(yīng)用時(shí)，還需考慮到對人體和環(huán)境的不利影響，是否可能導(dǎo)致潛在的人體暴露和環(huán)境污染問題，這些有待于進(jìn)一步研究。氧化石墨烯是有著非凡價(jià)值的新材料，將會(huì)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮舉足輕重的作用。碳基填料可以提高聚合物的熱導(dǎo)率，但無法像提高導(dǎo)電性那么明顯，甚至低于有效介質(zhì)理論。寧波合成氧化石墨

所采用的石墨原料片徑大小、純度高低等以及合成GO的方法不同，因此導(dǎo)致所合成出來的GO片的大小、片層厚度、氧化程度（含氧量）、表面電荷和表面所帶官能團(tuán)等不同。GO的生物毒性除了有濃度依賴性，還會(huì)因GO原料的不同而呈現(xiàn)出毒性數(shù)據(jù)的多樣性，甚至結(jié)論相互矛盾[2-9]。此外，GO可能與毒性測試中的試劑相互作用，從而影響細(xì)胞活性試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性，使其產(chǎn)生假陽性結(jié)果。如：Macosko與其合作者[10]的研究發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞活性試驗(yàn)中利用四甲基偶氮唑鹽（MTT）試劑與GO作用，GO的存在可以減少藍(lán)色產(chǎn)物的形成。因?yàn)樵诨罴?xì)胞中，當(dāng)MTT減少時(shí)就說明有同一種顏色產(chǎn)物的生成。因此，基于MTT法試驗(yàn)未能體現(xiàn)出GO的細(xì)胞毒性。但是他們利用另一種水溶性的四唑基試劑——WST-8（臺(tái)酚藍(lán)除外），就能對活細(xì)胞和死細(xì)胞的數(shù)量進(jìn)行精確的評(píng)估。制備氧化石墨生產(chǎn)企業(yè)GO的生物毒性除了有濃度依賴性，還會(huì)因GO原料的不同而呈現(xiàn)出毒性數(shù)據(jù)的多樣性。

與石墨烯量子點(diǎn)類似，氧化石墨烯量子點(diǎn)也具備一些特殊的性質(zhì)。當(dāng)GO片徑達(dá)到若干納米量級(jí)的時(shí)候?qū)?huì)出現(xiàn)明顯的限域效應(yīng)，其光學(xué)性質(zhì)會(huì)隨著片徑尺寸大小發(fā)生變化[48]，當(dāng)超過某上限后氧化石墨烯量子點(diǎn)的性質(zhì)相當(dāng)接近氧化石墨烯，這就提供了一種通過控制片徑尺寸分布改變氧化石墨烯量子點(diǎn)光響應(yīng)的手段。與GO類似，這種pH依賴來源于自由型zigzag邊緣的質(zhì)子化或者去質(zhì)子化。同樣，這也可以解釋以GO為前驅(qū)體通過超聲-水熱法得到的石墨烯量子點(diǎn)的光發(fā)射性能，在藍(lán)光區(qū)域其光發(fā)射性能取決于zigzag邊緣狀態(tài)，而綠色的熒光發(fā)射則來自于能級(jí)陷阱的無序狀態(tài)。通過控制氧化石墨烯量子點(diǎn)的氧化程度，可以控制其發(fā)光的波長。這一類量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)類似于GO，這說明只要片徑小于量子點(diǎn)，都會(huì)產(chǎn)生同樣的光學(xué)效應(yīng)，也就是在結(jié)構(gòu)上存在一個(gè)限域島狀SP2雜化的碳或者含氧基團(tuán)在功能化過程中引入的缺陷狀態(tài)。

在GO還原成RGO的過程中，材料的導(dǎo)電性、禁帶特性和折射率都會(huì)發(fā)生連續(xù)變化，形成獨(dú)特而優(yōu)異的可調(diào)諧型新材料。2014年，澳大利亞微光子學(xué)中心賈寶華教授領(lǐng)導(dǎo)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(jié)構(gòu)的過程中，材料的非線性可以實(shí)現(xiàn)激光功率可控的動(dòng)態(tài)調(diào)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(dòng)態(tài)調(diào)諧的豐富變化。不但材料的非線性系數(shù)的大小產(chǎn)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(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)操控。雖然GO具有諸多特性，但是由于范德華作用力，使GO之間很容易在不同體系中發(fā)生團(tuán)聚。

光學(xué)材料的某些非線性性質(zhì)是實(shí)現(xiàn)高性能集成光子器件的關(guān)鍵。光子芯片的許多重要功能，如全光開關(guān)，信號(hào)再生，超快通信都離不開它。找尋一種具有超高三階非線性，并且易于加工各種功能性微納結(jié)構(gòu)的材料是眾多的光學(xué)科研工作者的夢想，也是成功研制超高性能全光芯片的必由之路。超快泵浦探針光譜表明，重度功能化的具有較大SP3區(qū)域的GO材料在高激發(fā)強(qiáng)度下可以出現(xiàn)飽和吸收、雙光子吸收和多光子吸收[6][50][51][52]，這種效應(yīng)歸因于在SP3結(jié)構(gòu)域的光子中存在較大的帶隙。相反，在具有較小帶隙的SP2域中的*出現(xiàn)單光子吸收。石墨烯在飛秒脈沖激發(fā)下具有飽和吸收[52]，而氧化石墨烯在低能量下為飽和吸收，高能量下則具有反飽和吸收[51]。因此，通過控制GO氧化/還原的程度，實(shí)現(xiàn)SP2域到SP3域的比例調(diào)控，可以調(diào)整GO的非線性光學(xué)性質(zhì)，這對于高次諧波的產(chǎn)生與應(yīng)用是非常重要的。氧化石墨仍然保留石墨母體的片狀結(jié)構(gòu)，但是兩層間的間距(約0.7nm)大約是石墨中層間距的兩倍。寧波合成氧化石墨

靜電作用的強(qiáng)弱與氧化石墨烯表面官能團(tuán)產(chǎn)生的負(fù)電荷相關(guān)。寧波合成氧化石墨

解決GO在不同介質(zhì)中的解理和分散等問題是實(shí)現(xiàn)GO廣泛應(yīng)用的重要前提。此外，不同的應(yīng)用體系往往要不同的功能體現(xiàn)和界面結(jié)合等特征，故而要經(jīng)常對GO表面進(jìn)行修飾改性。GO本身含有豐富的含氧官能團(tuán)，也可在GO表面引入其他功能基團(tuán)，或者利用GO之間和GO與其它物質(zhì)間的共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵作用進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)接枝其他官能團(tuán)。由于GO結(jié)構(gòu)的不確定性，以上均屬于一大類復(fù)雜的GO化學(xué)，導(dǎo)致采用化學(xué)方式對GO進(jìn)行修飾與改性機(jī)理復(fù)雜化，很難得到結(jié)構(gòu)單一的產(chǎn)品。盡管面臨諸多難以解釋清楚的問題，但是對GO復(fù)合材料優(yōu)異性能的期望使得非常必要總結(jié)對GO進(jìn)行修飾改性的常用方法和技術(shù)，同時(shí)也是氧化石墨烯相關(guān)材料應(yīng)用能否實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可控規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵。寧波合成氧化石墨