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- 發(fā)布時間2018-07-25 14:53
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石墨烯作為一個具有單層、二維碳納米結構的新型材料，具有極大的比表面積和優(yōu)異的電子、化學和機械性能，并具有很好的生物相容性，其在酶的直接電化學、生物小分子的電化學檢測和在生物及環(huán)境電分析中都具有極其優(yōu)異的性能。基于石墨烯的生物傳感器及器件對于多種生物小分子、蛋白質(包括病毒和癌癥標記物等)和DNA等的檢測都顯示了很好的靈敏度和選擇性，是用于構建高效、快速、靈敏檢測的生物醫(yī)藥領域的理想材料，具有很廣泛的市場前景。
但是石墨烯在生物醫(yī)藥領域的應用也不是一帆風順，也存在一些問題，如石墨烯中含氧官能團部分對其電化學性能的影響，如何制備具有高導電性且溶液分散性能好的石墨烯，雜原子摻雜對石墨烯電化學性能及穩(wěn)定性的影響，傳感器中生物分子與石墨烯的連接方式和相互作用，石墨烯在不同生物傳感應用中的生物相容性問題，石墨烯的大規(guī)?？煽刂苽浞椒ǖ?，這些石墨烯基材料的相關研究將打開生物醫(yī)藥領域的新方向。
目前抗生素的濫用導致不少單細胞病原菌出現(xiàn)耐藥性。開發(fā)新的抑菌策略變得日益重要。正在研發(fā)的策略包括開發(fā)各種具有高生物活性的抑菌物質（例如：抗菌肽、噬菌體和噬菌體裂解酶）、免疫調節(jié)劑、群體感應抑制劑、以及掠食性微生物等。但實際使用中，這些新抑菌物質往往伴隨著高度復雜的技術要求，過高的成本和難以預料的健康風險等缺點。
一個新興的研究方向是使用金屬納米顆粒或碳納米材料做為抗菌物質?；诩{米材料的抗菌技術具有合成簡單、成本低廉、還可以按需求定制的優(yōu)點。其中石墨烯材料因其相對低廉的成本和較低的對人和環(huán)境的毒性，在抗菌納米醫(yī)學領域吸引了越來越多的關注。 最近澳大利亞悉尼大學化學和生物分子工程學院Dr. Karahan（第一作者），陳元教授（通訊作者）和新加坡制造技術研究所魏軍博士等作者合作撰寫了綜述對當前石墨烯材料在抗菌納米醫(yī)學領域的研究做了系統(tǒng)的歸納總結。
文章首先梳理了石墨烯材料的主要抗菌機理。石墨烯材料的抗菌活性主要包括四種機制：
（1）物理穿刺或者叫做“納米刀”切割機制；
（2）氧化應激引發(fā)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）通過插入和破壞細胞膜物質造成細胞膜不穩(wěn)定。根據(jù)石墨烯材料和細菌的不同接觸狀態(tài)，上述幾種機制協(xié)同作用導致細胞膜的完全破壞（殺菌作用）和阻遏細菌生長（抑菌作用）。
目前對石墨烯材料的抗菌活性的研究還集中在基礎研究。而對各種生物相關影響因素（比如微生物的種類及其生理的改變）的了解最為缺失。很多研究集中在金屬納米銀顆粒和石墨烯的復合材料，作者提出將石墨烯和常規(guī)碳材料相互結合可能是很有潛力的發(fā)展方向。總的來說，石墨烯材料正得到生物醫(yī)學領域越來越多的關注。通過對石墨烯材料進一步的結構和性能上的改進，它們有可能在不久的將來成為有效的納米抗菌劑。
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