氧化石墨烯和石墨烯的抗菌活性研究

氧化石墨烯研究报告氧化石墨烯是一种功能极为重要的材料，也是石墨烯的一种衍生物。

近年来，随着石墨烯的研究不断深入，对氧化石墨烯的研究也日益深入，其在生物、化学和材料等领域都有着广泛的应用。

本文将对氧化石墨烯的研究进行介绍和总结，以期更好的了解该材料的性质及其应用前景。

一、氧化石墨烯的定义氧化石墨烯是指在石墨烯表面上加入氧原子而形成的一种物质。

不同于石墨烯的单层二维结构，氧化石墨烯因其在石墨烯表面上增加了许多的官能基团，从而使得其结构变得更加复杂而多样化。

由于多种官能团的加入，氧化石墨烯的氧含量也随之显著提升，并且其在化学和光学等性质上都表现出了极为丰富的特性。

二、氧化石墨烯的研究进展自从2004年诺贝尔物理学奖获得者安德烈·海姆在石墨烯的发现之后，氧化石墨烯的研究也在世界范围内快速展开。

目前，氧化石墨烯的研究主要涉及到其制备、性质及其应用。

以下将分别从这三个方面来讲述其最新研究进展。

1.氧化石墨烯的制备氧化石墨烯的制备有多种方法，目前最为流行的是化学还原法、热氧化还原法和电化学氧化法。

其中，化学还原法具有制备简单、工艺易操作等优点，因此最受科研人员的欢迎。

最新研究表明，通过改变还原体系的 pH 值和掺杂元素等条件，可以调控氧化石墨烯的官能团类型、含量和空位缺陷等结构性质，从而获得更加符合特定应用场景需求的氧化石墨烯材料。

2.氧化石墨烯的性质氧化石墨烯的性质在很大程度上决定了其应用前景，因此其性质的研究也是研究者们的主要关注点之一。

最新研究表明，氧化石墨烯与普通石墨烯相比，具有更强的化学反应性和吸附性。

在氧和气体分子的吸附方面，氧化石墨烯表现出了优异的性能，可应用于气体传感器和环境污染监控等领域。

同时，由于氧化石墨烯表面氧含量的增加，官能基团的引入也大大提高了其材料与其他材料间的相容性，为其在催化、分离等领域的应用奠定了基础。

3.氧化石墨烯的应用氧化石墨烯在生物、化学和材料等领域均有广泛的应用前景。

石墨烯对皮肤作用的研究文章
石墨烯在皮肤应用方面引起了广泛的研究兴趣，因为它具有独特的结构和性质，可能对皮肤产生一系列的效应。

以下是一些与石墨烯在皮肤上的作用相关的研究方向：
1.抗菌和抗炎作用：一些研究表明，石墨烯具
有抗菌和抗炎的性质，可能对治疗皮肤感染
和炎症有一定的帮助。

2.促进伤口愈合：有研究指出，石墨烯可能有
助于促进伤口愈合，加速创面愈合过程，可
能与其导电性和生物相容性有关。

3.抗氧化作用：石墨烯被认为具有抗氧化性
质，有助于对抗自由基，可能有助于减缓皮
肤老化的过程。

4.导热性质：石墨烯具有良好的导热性，因此
可能有助于在皮肤上提供一些散热效应，有
助于保持皮肤温度平衡。

5.药物输送：石墨烯的高表面积和可调控的
表面性质使其成为药物输送系统的候选材
料，可能有助于在皮肤上实现定向、控释的
药物输送。

需要注意的是，虽然有很多潜在的应用前景，但
石墨烯在医学和皮肤科领域的具体应用仍在研究中。

此外，石墨烯的安全性也是需要深入研究的一个方面，以确保其在皮肤应用中的长期安全性。

石墨烯和氧化石墨烯作为新的纳米载体在药物输送方面的应用摘要在过去的几年里，石墨烯材料在生物医学方面的应用（包括药物输送）发展迅速。

由于其独特的性质:二维的平面结构、巨大的表面积、化学和机械稳定性、极好的导电性和良好的生物相容性，作为在生物医药方面最有前景的生物材料之一，石墨烯和氧化石墨烯受到了广泛的研究。

这些特性使得在先进的药物输送系统的设计和提供广泛的治疗输送方面有领号的应用前景。

在这篇评论中，我们概述了该领域的最新研究进展，并简要描述了当前对于石墨烯材料纳米载体及其生物相容性和毒性的改性方法。

紧随其后的是对一些诱人例子的概括总结，这些例子证实了它们对抗癌药物和基因输送的可行性。

此外,我们还对基于控制机理的新的药物输送概念进行了讨论，其中包括靶向目标和pH值的模拟，化学相互作用，热、光和磁感应等。

最后,本文总结了所述内容，对该领域未来的发展前景和挑战得出了一个简要结论。

1.引言开发新的和有效的药物输送系统,以改善治疗药物的治疗概况和疗效是现代医学所面临的关键问题之一。

纳米科学和纳米技术的进步,使得新的纳米材料得以合成,促进了许多新药物输送系统的发展。

近年来石墨烯的发现引起了人们日益增加研究关注，来探索这种新材料在药物输送方面的应用。

石墨烯是碳原子SP2杂化堆积成的单层二维蜂窝状晶格结构，自从2004年被发现以来，它已经引起了整个科学界的巨大兴趣。

由于其独特的化学结构和几何结构,石墨烯具有非凡的物理化学性质, 包括高杨氏模量、高断裂强度、优异的导热和导电能力、载荷子的快速迁移率、高比表面积和良好的生物相容性。

这些性质使得石墨烯在广泛的应用范围中都是理想的材料,包括量子物理学、纳米电子学、能源研究,纳米复合材料的催化和工程和生物材料等。

在生物医药领域，作为一种新的生物材料石墨烯及其复合物在广泛的应用范围上提供了令人兴奋的机遇，包括新一代生物传感器、药物输送载体、细胞和生物成像探针。

石墨烯是其他石墨材料的基本构建单位，可构成具有不同几何图形的石墨材料(图1),如绕成球形结构(零维富勒烯),卷成一维结构(碳纳米管)或堆积成三维层状结构(石墨)。

目前抗生素的滥用导致不少单细胞病原菌出现耐药性。

开发新的抑菌策略变得日益重要。

正在研发的策略包括开发各种具有高生物活性的抑菌物质（例如：抗菌肽、噬菌体和噬菌体裂解酶）、免疫调节剂、群体感应抑制剂、以及掠食性微生物等。

但实际使用中，这些新抑菌物质往往伴随着高度复杂的技术要求，过高的成本和难以预料的健康风险等缺点。

一个新兴的研究方向是使用金属纳米颗粒或碳纳米材料做为抗菌物质。

基于纳米材料的抗菌技术具有合成简单、成本低廉、还可以按需求定制的优点。

其中石墨烯材料因其相对低廉的成本和较低的对人和环境的毒性，在抗菌纳米医学领域吸引了越来越多的关注。

最近澳大利亚悉尼大学化学和生物分子工程学院Dr. Karahan（第一作者），陈元教授（通讯作者）和新加坡制造技术研究所魏军博士等作者合作撰写了综述对当前石墨烯材料在抗菌纳米医学领域的研究做了系统的归纳总结。

文章首先梳理了石墨烯材料的主要抗菌机理。

石墨烯材料的抗菌活性主要包括四种机制：（1）物理穿刺或者叫做“纳米刀”切割机制；（2）氧化应激引发的细菌/膜物质破坏；（3）包覆导致的跨膜运输阻滞和（或）细菌生长阻遏；（4）通过插入和破坏细胞膜物质造成细胞膜不稳定。

根据石墨烯材料和细菌的不同接触状态，上述几种机制协同作用导致细胞膜的完全破坏（杀菌作用）和阻遏细菌生长（抑菌作用）。

而这些抗菌机制会受到三大因素的影响：（1）石墨烯材料的结构。

按照制备方法的不同，石墨烯结构的三个基本结构参数：层数、横向尺寸、和化学组成（碳氧比例）会在一个很大的范围内变化。

石墨烯材料的化学性质（表面功能团）对以上的几个机制有很大影响，特别是影响氧化应激产生和与微生物表面分子间相互作用。

控制这些参数是调控石墨烯材料抗菌活性的关键。

（2）生物因素（微生物）。

目前石墨烯材料对代表性的革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌相互作用的相关文献显示微生物细胞壁结构会影响石墨烯材料的抗菌性能。

另外细菌的形状和细菌生理条件也会影响石墨烯材料的抗菌效果。

石墨烯及其衍生物的抗菌性研究进展作者：刘浩怀刘力飞卢嘉明刘晓兰来源：《中国测试》2015年第03期摘要：该文主要介绍近年来关于石墨烯及其衍生物在抗菌性方面的应用研究进展，包括石墨烯及其衍生物的抗菌性，抗菌性的测定方法对比，以及生物安全性评估等内容。

研究表明：石墨烯及其衍生物具有良好的抗菌性和生物相容性，同时也是抗菌活性物质的理想载体。

通过剂量调控和化学修饰可以保持石墨烯的优越性，同时又避免其诱发生物毒性，拓宽其在生物医学工程领域的研究与应用。

关键词：石墨烯；氧化石墨烯；抗菌性文献标志码：A文章编号：1674-5124（2015）03-0008-060 引言利用抗菌剂来抑制和杀灭有害细菌是提高人类健康水平的一个重要方法，传统的抗菌剂，如抗生素、季铵盐等不但会导致微生物的抗药性，还会造成严重的环境污染。

2010年，中国科学院上海应用物理所黄庆课题组首次发现了石墨烯材料的抗菌作用，即氧化石墨烯可以破坏细菌的细胞膜，导致胞内物质外流并杀死细菌。

由于这是一种潜在的没有耐药性的物理“抗生素”，该工作发表后立即引起了科学界的广泛兴趣，之后，越来越多的研究证实了这点。

但也有研究发现氧化石墨烯可以提高细胞的生长能力，促进细菌的生长。

基于此，本文综述了近年来关于石墨烯及其衍生物在抗菌性方面的研究进展，主要包括石墨烯及其衍生物的抗菌性，抗菌性的测定方法对比，以及生物安全性评估等内容，以期为石墨烯及其衍生物在抗菌材料方面的研究应用提供参考。

1 石墨烯及其衍生物2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆（andre geim）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（konscantinnovoselov）将石墨薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带把石墨片一分为二。

不断重复上述操作，薄片越来越薄，最后成功地得到了仅由一层碳原子构成的薄片一石墨烯，并因此获得2010年的诺贝尔物理学奖。

石墨烯是由碳原子以sp'杂化连接的单原子层构成的新型二维原子晶体，其基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环，它可以被看做是构成零维的富勒烯、一维的碳纳米管及三维的石墨和金刚石的基本结构单元（图1）。

石墨烯及其衍生物的抗菌性研究进展
刘浩怀;刘力飞;卢嘉明;刘晓兰
【期刊名称】《中国测试》
【年(卷),期】2015(041)003
【摘要】该文主要介绍近年来关于石墨烯及其衍生物在抗菌性方面的应用研究进展,包括石墨烯及其衍生物的抗菌性,抗菌性的测定方法对比,以及生物安全性评估等内容.研究表明:石墨烯及其衍生物具有良好的抗菌性和生物相容性,同时也是抗菌活性物质的理想载体.通过剂量调控和化学修饰可以保持石墨烯的优越性,同时又避免其诱发生物毒性,拓宽其在生物医学工程领域的研究与应用.
【总页数】6页(P8-13)
【作者】刘浩怀;刘力飞;卢嘉明;刘晓兰
【作者单位】广州大学化学化工学院分析测试中心,广东广州510006;广州大学化学化工学院分析测试中心,广东广州510006;广州大学化学化工学院分析测试中心,广东广州510006;广州大学化学化工学院分析测试中心,广东广州510006
【正文语种】中文
【相关文献】
1.氧化石墨烯抗菌作用及其生物安全性的研究进展 [J], 诸晓丹;唐子圣
2.基于石墨烯及纳米复合材料的抗菌性研究进展 [J], 朱中杰;黄青
3.氧化石墨烯抗菌性及生物安全性研究进展 [J], 宋雅丽; 王林变; 高莉; 孙友谊; 王海宾; 赵英虎; 柴艳芳
4.石墨烯及其衍生物在口腔抗菌领域的研究进展 [J], 马思佳;任思聪;孙耕天;牛瑞
娟;宋春艳;钱明
5.靛红亚胺衍生物的抗菌活性研究进展 [J], 陈哲;沈光海;金瑛
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氧化石墨烯在生物医用材料中的应用研究宁夏晶体新能源材料有限公司摘要：氧化石墨烯是石墨烯与含氧的活性基团合成的化合物。

石墨烯除具有优异的物理、化学性能外，还可以提供大面积，促进干细胞增殖和成骨分离，具有独特性、生物相容性和抗菌特性。

文章全面概述其在生物医学中的应用，介绍氧化石墨烯的结构和性质，研究氧化石墨烯的细胞毒性和生物相容性等相关问题，并展望其在生物体中的应用前景，希望为相关工作者提供一些参考。

关键词：氧化石墨烯；胶原；细胞毒性生物相容性；创伤敷料引言石墨烯的发现使碳材料零维到三维结构得到完整，极大的推进了二维材料的发展。

石墨烯由于其良好的生物相容性、表面积大、光透明性好及机械强度高等独特的物理性质，使其具有广泛的应用前景。

而实际上石墨烯的疏水性以及不明朗的生物毒性阻碍了其在生物医学领域的应用。

为了解决这一问题，各种石墨烯衍生物如石墨烯薄片、氧化石墨烯（graphene oxide，GO）和还原氧化石墨烯（reduced graphene oxide，rGO）得到了广泛的关注研究。

由于疏水性和不能在溶液中形成稳定的均匀分散，石墨烯薄片远远不如GO和rGO具有优势。

GO和rGO均可以在水溶液中均匀分散形成稳定的悬浮液，而且易于操作性质稳定，受到了大量的关注。

1氧化石墨烯的生物相容性1.1氧化石墨烯（GO）细胞毒性的研究如果生物医学物质不用于临床环境，则应首先根据生物安全标准进行生物学测试，细胞毒性是一个重要的诊断指标。

因此，诊断程序之一对于评估物质的细胞毒性很重要。

在肺腺癌细胞（A549细胞）中研究了氧化石墨烯的体外毒性，并对其毒性进行了分析和评估，以确定A549细胞膜的形态、存活率、死亡率和完整性。

结果表明，少量氧化石墨烯（GO）实际上并没有进入细胞，没有明显的细胞毒性，具有良好的细胞亲和力。

GO导致细胞内氧化物的依赖性在高浓度下细胞功能轻微丧失。

分析结果总结，GO可被认为是细胞水平上最安全的东西。