生物医学中氧化石墨烯的运用综述-化工论文-化学论文.docx

生物医学中氧化石墨烯的运用综述-化工论文-化学论文 ——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印—— 　　摘 要：　氧化石墨烯现已成为生物医学应用中最有前途的生物材料, 具有较高的载药能力, 在基因递送、生物成像、光动力治疗、免疫增强、抗菌作用上都已成为研究热点。主要介绍氧化石墨烯在生物医学领域的应用研究进展。 　　关键词：　氧化石墨烯; 载药; 生物成像; 免疫增强剂; 生物医学;  　　Abstract：　Graphene oxide has become the most promising biomate rial in biomedical applications.Due to its high drug loading capacity, it has been a research hotspot in gene delivery, bioimaging, photodynamic therapy, immune enhancement and antibacterial activity.In this review, the research progress of graphene oxide in biomedicine was mainly introduced. 　　Keyword：　graphene oxide; drug loading; bioimaging; immune enhancement; biomedicine; 　　0 引言 　　氧化石墨烯 (graphene oxide, GO) 是迄今发现的最薄、最牢固的材料, 具有极高的电、热、光传导性, 在电子、生物医学等领域有着广泛的应用前景[1]。石墨烯经氧化后, 其上含氧 团增多而使性质较原来的石墨烯更加活泼, 可经由各种与含氧 团的反应而改善本身性质[2]。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料, 具有聚合物、胶体、薄膜以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质, 因为其在水中具有优越的分散性, 但是, 氧化石墨烯具有两亲性, 从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布[3]。因此, 氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面, 并降低界面间的能量, 成为性能优异的新型碳纳米材料。氧化石墨烯复合材料包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料, 且都具有广泛的应用领域。GO还具有良好的水溶液稳定性, 对中药中难溶性的活性成分以及化学合成药物在发挥药效上起到至关重要的作用[4]。GO已在生物传感、成像、癌症治疗和药物输送、抗菌、疫苗增强剂等领域成为研究热点。 　　1、 结构及合成工艺 　　GO是石墨烯的氧化物, 其颜色为棕黄色, 市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。氧化石墨烯的精确结构还无法得到确定。大家普遍接受的结构模型是在氧化石墨烯单片上随机分布着羟基和环氧基, 而在单片的边缘则引入了羧基和羰基[5]。氧化石墨烯一般由石墨经强酸氧化而得[6], 主要有3种制备方法:Brodie法、Staudenmaier法和Hummers法[7]。其中Hummers法的制备过程的时效性相对较好而且制备过程中也比较安全, 是目前最常用的一种。它采用浓硫酸中的高锰酸钾与石墨粉末经氧化反应之后, 得到棕色的在边缘有衍生羧酸基及在平面上主要为酚羟基和环氧基团的石墨薄片, 此石墨薄片层可以经超声或高剪切剧烈搅拌剥离为氧化石墨烯, 并在水中形成稳定、浅棕色的单层氧化石墨烯悬浮液[8]。由于共轭网络受到严重的 化, 氧化石墨烯薄片具有绝缘的特质。经还原处理可进行部分还原, 得到化学修饰的石墨烯薄片。虽然最后得到的石墨烯产物或还原氧化石墨烯都具有较多的缺陷, 导致其导电性不如原始的石墨烯, 不过这个氧化剥离还原的制程可有效地让不可溶的石墨粉末在水中变得可加工, 提供制作还原氧化石墨烯的途径[9]。上述工艺已成为制造石墨烯相关材料及组件的极具吸引力的工艺过程。GO结构式如图1所示。 　　图1 GO结构式[5]Fig 1 Graphene oxide structure[5]  　　2、 氧化石墨烯作为药物、基因递送载体材料的研究 　　近几年来, 氧化石墨烯纳米材料在药物装载、基因传递等生物医学领域的应用发展迅速, 由于它的高表面积以及独特的物理化学性质使其具有较高装载能力, 还可在药物控释体统方面发挥重要作用。 　　2.1、 肿瘤药物递送载体 　　Farahnaz Barahuie等[10]利用改进的Hummers技术, 用石墨烯合成氧化石墨烯, 并结合抗癌药物绿原酸 (CA) 合成了绿原酸-氧化石墨烯纳米复合材料GO-CA。通过对复合材料进