目前醫學界面臨的一個棘手的難題是對大面積骨組織缺損的修復。其中,干細胞***可能是一種很有前途的解決方案,但是在干細胞的移植過程中,需要可促進和增強細胞成活、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胞毒性,可促進成纖維細胞、成骨細胞和間充質干細胞(mesenchymalstemcells,MSC)的增殖和分化[82],同時GO還可以促進多種干細胞的附著和生長,增強其成骨分化的能力[83-84]。因此受到骨組織再生領域及相關領域研究人員的關注,成為組織工程研究中一種很有潛力的支架材料。GO不僅可以單獨作為干細胞的載體材料,還可以加入到現有的支架材料中,GO不僅可以加強支架材料的生物活性,同時還可以改善支架材料的空隙結構和機械性能,包括抗壓強度和抗曲強度。GO表面積及粗糙度較大,適合MSC的附著和增殖,從而可促進間充質干細胞的成骨分化,而這種作用程度與支架中加入GO的比例成正比。將氧化石墨暴露在強脈沖光線下,例如氙氣燈也能得到石墨烯。無污染氧化石墨導熱
Su等人28利用氫碘酸和抗壞血酸對PET基底上的多層氧化石墨烯薄膜進行化學還原,得到30nm厚的RGO薄膜,并測試了其滲透性能。實驗發現,對He原子和水分子完全不能透過。而厚度超過100nm的RGO薄膜對幾乎所有氣體、液體和腐蝕性化學試劑(如HF)是高度不可滲透的。特殊的阻隔性能歸因于石墨烯層壓板的高度石墨化和在還原過程中幾乎沒有結構損壞。與此結果相反,Liu等人29已經證明了通過HI蒸氣和水輔助分層制備**式超薄rGO膜的簡便且可重復的方法,利用rGO膜的毛細管力和疏水性,通過水實現**終的分層。采用真空抽濾在微孔濾膜基底上制備厚度低至20nm的**式rGO薄膜。官能化氧化石墨納米材料氧化石墨烯可以有效去除溶液中的金屬離子。
解決GO在不同介質中的解理和分散等問題是實現GO廣泛應用的重要前提。此外,不同的應用體系往往要不同的功能體現和界面結合等特征,故而要經常對GO表面進行修飾改性。GO本身含有豐富的含氧官能團,也可在GO表面引入其他功能基團,或者利用GO之間和GO與其它物質間的共價鍵或非共價鍵作用進行化學反應接枝其他官能團。由于GO結構的不確定性,以上均屬于一大類復雜的GO化學,導致采用化學方式對GO進行修飾與改性機理復雜化,很難得到結構單一的產品。盡管面臨諸多難以解釋清楚的問題,但是對GO復合材料優異性能的期望使得非常必要總結對GO進行修飾改性的常用方法和技術,同時也是氧化石墨烯相關材料應用能否實現穩定、可控規模化應用的關鍵。
在推動以氧化石墨烯為載體的新藥進入臨床試驗前,勢必會面臨諸多挑戰:(1)優化氧化石墨烯的制備方法及生產工藝,使其具有可重復性,并能精確控制氧化石墨烯的尺寸和質量;(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;(3)其他表面修飾劑的開發,需具有良好生物相容性且修飾后的氧化石墨烯能在短時間內被生物體***;(4)毒理學方法的進一步規范,系統闡明以氧化石墨烯為載體***的潛在毒性;(5)體內外模型的建立,***評價氧化石墨烯***的生物相容性,使其能更好地轉化到臨床。此外,以氧化石墨烯為載體的***在大規模工業化生產和應用時,還需考慮到對人體和環境的不利影響,是否可能導致潛在的人體暴露和環境污染問題,這些有待于進一步研究。氧化石墨烯是有著非凡價值的新材料,將會在生物醫學領域發揮舉足輕重的作用。氧化石墨仍然保留石墨母體的片狀結構,但是兩層間的間距(約0.7nm)大約是石墨中層間距的兩倍。
氧化石墨烯同時具有熒光發射和熒光淬滅特性,廣義而言,其自身已經可以作為一種傳感材料,在生物、醫學領域的應用充分說明了這一點。經過功能化的氧化石墨烯/還原氧化石墨烯在更加***的領域內得到了應用,特別在光探測、光學成像、新型光源、非線性器件等光電傳感相關領域有著豐富的應用。光電探測器是石墨烯問世后**早應用的領域之一。2009年,Xia等利用機械剝離的石墨烯制備出了***個石墨烯光電探測器(MGPD)[2],如圖9.6,以1-3層石墨烯作為有源層,Ti/Pd/Au作源漏電極,Si作為背柵極并在其上沉淀300nm厚的SiO2,在電極和石墨烯的接觸面上因為功函數的不同,能帶會發生彎曲并產生內建電場。氧化石墨能夠滿足人們對于材料的功能性需求更為嚴苛的要求。深圳哪些氧化石墨
氧化石墨能夠應用在交通運輸、建筑材料、能量存儲與轉化等領域。無污染氧化石墨導熱
氧化石墨烯基納濾膜水通量遠遠大于傳統的納濾膜,但是氧化石墨烯納濾膜對鹽離子的截留率還有待提高。Gao等26利用過濾法在氧化石墨烯片層中間混合加入多壁碳納米管(MWCNTs),復合膜的通量達到113L/(m2.h.MPa),對于鹽離子截留率提高,對于Na2SO4截留率可達到83.5%。Sun等27提出了一種全新的、精確可控的基于GO的復合滲透膜的設計思路,通過將單層二氧化鈦(TO)納米片嵌入具有溫和紫外(UV)光照還原的氧化石墨烯(GO)層壓材料中,所制備的RGO/TO雜化膜表現出優異的水脫鹽性能。無污染氧化石墨導熱