所采用的石墨原料片徑大小、純度高低等以及合成GO的方法不同,因此導致所合成出來的GO片的大小、片層厚度、氧化程度(含氧量)、表面電荷和表面所帶官能團等不同。GO的生物毒性除了有濃度依賴性,還會因GO原料的不同而呈現出毒性數據的多樣性,甚至結論相互矛盾[2-9]。此外,GO可能與毒性測試中的試劑相互作用,從而影響細胞活性試驗數據的有效性,使其產生假陽性結果。如:Macosko與其合作者[10]的研究發現,在細胞活性試驗中利用四甲基偶氮唑鹽(MTT)試劑與GO作用,GO的存在可以減少藍色產物的形成。因為在活細胞中,當MTT減少時就說明有同一種顏色產物的生成。因此,基于MTT法試驗未能體現出GO的細胞毒性。但是他們利用另一種水溶性的四唑基試劑——WST-8(臺酚藍除外),就能對活細胞和死細胞的數量進行精確的評估。GO制備簡單、自身具有受還原程度調控的帶隙,可以實現超寬譜(從可見至太赫茲波段)探測。開發氧化石墨增強
石墨烯可與多種傳統半導體材料形成異質結,如硅[64][65][66],鍺[67],氧化鋅[68],硫化鎘[69]、二硫化鉬[70]等。其中,石墨烯/硅異質結器件是目前研究**為***、光電轉換效率比較高(AM1.5)的一類光電器件。基于硅-石墨烯異質結光電探測器(SGPD),獲得了極高的光伏響應[71]。相比于光電流響應,它不會因產生焦耳熱而產生損耗。基于化學氣象沉積法(CVD)生長的石墨烯光電探測器有很多其獨特的優點。首先有極高的光伏響應,其次有極小的等效噪聲功率可以探測極微弱的信號,常見的硅-石墨烯異質結光電探測器結構如圖9.8所示。開發氧化石墨增強與石墨烯量子點類似,氧化石墨烯量子點也具備一些特殊的性質。
在光通信領域,徐等人開發了飛秒氧化石墨烯鎖模摻鉺光纖激光器,與基于石墨烯的可飽和吸收體相比,具有性能有所提升,并且具有易于制造的優點[95],這是GO/RGO在與光纖結合應用**早的報道之一。在傳感領域,Sridevi等提出了一種基于腐蝕布拉格光柵光纖(FBG)外加GO涂層的高靈敏、高精度生化傳感器,該方法在檢測刀豆球蛋白A中進行了試驗[96]。為了探索光纖技術和GO特性結合的優點,文獻[97]介紹了不同的GO涂層在光纖樣品上應用的特點,還分析了在傾斜布拉格光柵光纖FBG(TFBG)表面增加GO涂層對折射率(RI)變化的影響,論證了這種構型對新傳感器的發展的適用性。圖9.14給出了歸一化的折射率變化數據,顯示了這種構型在多種傳感領域應用的可能。
氧化石墨烯表面含有-OH和-COOH等豐富的官能團,在水中可發生去質子化等反應帶有負電荷,由于靜電作用將金屬陽離子吸附至表面;相反的,如果水中pH等環境因素發生變化,氧化石墨烯表面也可攜帶正電荷,則與金屬離子產生靜電斥力,二者之間的吸附作用**減弱。而靜電作用的強弱與氧化石墨烯表面官能團產生的負電荷相關,其受環境pH值的影響較明顯。Wang44等人的研究證明,在pH>pHpzc時(pHpzc=3.8),GO表面的官能團可發生去質子化反應而帶負電,可有效吸附鈾離子U(VI),其吸附量可達到1330mg/g。隨著含氧基團的去除,氧化石墨烯(GO)在可見光波段的的光吸收率迅速上升。
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。氧化石墨烯表面的-OH和-COOH等官能團含有孤對電子。開發氧化石墨資料
氧化石墨片層的厚度約為1.1 ± 0.2 nm。開發氧化石墨增強
GO作為新型的二維結構的納米材料,具有疏水性中間片層與親水性邊緣結構,特殊的結構決定其優異的***特性。GO的***活性主要有以下幾種機制:(1)機械破壞,包括物理穿刺或者切割;(2)氧化應激引發的細菌/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)磷脂分子抽提理論。GO作用于細菌膜表面的殺菌機制中,主要是GO與起始分子反應(MolecularInitiatingEvents,MIEs)[51]的作用(圖7.3),包括GO表面活性引發的磷脂過氧化,GO片層結構對細菌膜的嵌入、包裹以及磷脂分子的提取,GO表面催化引發的活性自由基等。另外,GO的尺寸在上述不同的***機制中對***的影響也是不同的,機械破壞和磷脂分子抽提理論表明尺寸越大的GO,能表現出更好的***能力,而氧化應激理論則認為GO尺寸越小,其***效果越好。開發氧化石墨增強