單層氧化石墨導(dǎo)電

目前醫(yī)學(xué)界面臨的一個(gè)棘手的難題是對(duì)大面積骨組織缺損的修復(fù)。其中，干細(xì)胞***可能是一種很有前途的解決方案，但是在干細(xì)胞的移植過(guò)程中，需要可促進(jìn)和增強(qiáng)細(xì)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(xì)胞毒性，可促進(jìn)成纖維細(xì)胞、成骨細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells，MSC）的增殖和分化[82]，同時(shí)GO還可以促進(jìn)多種干細(xì)胞的附著和生長(zhǎng)，增強(qiáng)其成骨分化的能力[83-84]。因此受到骨組織再生領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域研究人員的關(guān)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(dú)作為干細(xì)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(qiáng)支架材料的生物活性，同時(shí)還可以改善支架材料的空隙結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能，包括抗壓強(qiáng)度和抗曲強(qiáng)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(jìn)間充質(zhì)干細(xì)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。通過(guò)調(diào)控氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)，降低氧化程度，降低難分解的芳香族官能團(tuán)。單層氧化石墨導(dǎo)電

氧化應(yīng)激是指體內(nèi)氧化與抗氧化作用失衡，傾向于氧化，導(dǎo)致中性粒細(xì)胞炎性浸潤(rùn)，蛋白酶分泌增加，產(chǎn)生大量氧化中間產(chǎn)物，即活性氧。大量的實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)確認(rèn)細(xì)胞經(jīng)不同濃度的GO處理后，都會(huì)增加細(xì)胞中活性氧的量。而活性氧的量可以通過(guò)商業(yè)化的無(wú)色染料染色后利用流式細(xì)胞儀或熒光顯微鏡檢測(cè)到。氧化應(yīng)激是由自由基在體內(nèi)產(chǎn)生的一種負(fù)面作用，并被認(rèn)為是導(dǎo)致衰老和疾病的一個(gè)重要因素。氧化應(yīng)激反應(yīng)不僅與GO的濃度[17,18]有關(guān)，還與GO的氧化程度[19]有關(guān)。如將蠕蟲分別置于10μg/ml和20μg/ml的PLL-PEG修飾的GO溶液中，GO會(huì)引起蠕蟲細(xì)胞內(nèi)活性氧的積累，其活性氧分別增加59.2%和75.3%。制造氧化石墨膜氧化石墨的親水性好，易于分散到水泥基復(fù)合材料中。

氧化石墨烯（GO）表面有羥基、羧基、環(huán)氧基、羰基等親水性的活性基團(tuán)，且片層間距較大，使得氧化石墨烯具有超大比表面積和***的離子交換能力。GO的結(jié)構(gòu)與水通蛋白相類似，而蛋白質(zhì)本身具有優(yōu)異的離子識(shí)別功能，由此可推斷氧化石墨烯在分離、過(guò)濾及仿生離子傳輸?shù)阮I(lǐng)域可能具有潛在的應(yīng)用價(jià)值1-3。GO經(jīng)過(guò)超聲可以穩(wěn)定地分散在水中，再通過(guò)傳統(tǒng)成膜方法如旋涂、滴涂和真空抽濾等處理后，GO微片可呈現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的層狀薄膜堆疊，在薄膜的層與層之間形成具有選擇性的二維納米通道。 除此之外，GO由于片層間存在較強(qiáng)的氫鍵，力學(xué)性能優(yōu)異，易脫離基底而**存在?；贕O薄膜制備方法簡(jiǎn)單、成本低、高通透性和高選擇性等優(yōu)點(diǎn)，其在水凈化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間。

在氧化石墨烯的納米孔道中，分布著氧化區(qū)域和納米sp2雜化碳區(qū)域，水分子在通過(guò)氧化區(qū)域時(shí)能夠與含氧官能團(tuán)形成氫鍵，從而增加了水流動(dòng)阻力，而在雜化碳區(qū)域水流阻力很小。芳香碳網(wǎng)中形成的大多數(shù)通路被含氧官能團(tuán)有效阻擋，從而分離海水中Na+和Cl-等小分子物質(zhì)12, 13。相比于其他納米材料，GO為快速水輸送提供了較多優(yōu)越性能，如光滑無(wú)摩擦的表面，超薄的厚度和超高的機(jī)械強(qiáng)度，所有這些特性都提高了水的滲透性。前超濾膜、納濾膜、反滲透膜等膜技術(shù)，已經(jīng)成功地應(yīng)用到水處理的各個(gè)領(lǐng)域，引起越來(lái)越多的企業(yè)家和科學(xué)家的關(guān)注8-11。GO薄膜在海水淡化領(lǐng)域的應(yīng)用主要是去除海水中的鹽離子，探究GO薄膜的離子傳質(zhì)行為具有更為重要的實(shí)用意義。GO成為制作傳感器極好的基本材料。

氧化石墨烯（GO）是一種兩親性材料，在生理?xiàng)l件中一般帶有負(fù)電荷，通過(guò)對(duì)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(yáng)離子試劑。在細(xì)胞中，GO可能會(huì)與疏水性的、帶正電荷或帶負(fù)電荷的物質(zhì)進(jìn)行相互作用，如細(xì)胞膜、蛋白質(zhì)和核酸等，因此會(huì)誘導(dǎo)GO產(chǎn)生毒性。因此在本節(jié)中，我們主要探討GO在細(xì)胞（即體外）和體內(nèi)試驗(yàn)中產(chǎn)生已知的毒性效應(yīng)，以及產(chǎn)生毒性的可能原因。石墨烯材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要由三個(gè)參數(shù)決定：(a)層數(shù)、(b)橫向尺寸和(c)化學(xué)組成即碳氧比例）。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。單層氧化石墨導(dǎo)電

調(diào)控反應(yīng)過(guò)程中氧化條件，減少面內(nèi)大面積反應(yīng)，減少缺陷，提升還原效率。單層氧化石墨導(dǎo)電

解決GO在不同介質(zhì)中的解理和分散等問(wèn)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(duì)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(duì)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(wèn)題，但是對(duì)GO復(fù)合材料優(yōu)異性能的期望使得非常必要總結(jié)對(duì)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)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵。單層氧化石墨導(dǎo)電