氧化石墨烯因独特的结构和性质受到了人们的***关注,其生物相容性的研究已经积累了一定的研究基础,但氧化石墨烯在实际应用中仍然面临很多困难和挑战。首先,氧化石墨烯制备方法的多样性和生物系统的复杂性,会***影响其在体内外的生物相容性,导致研究结果的不一致,因此氧化石墨烯的生物相容性问题不能简单归纳得出结论,需要综合多方面的因素进行深入研究。其次,氧化石墨烯的***活性又取决于时间和本身的浓度,其***机理需要进一步的研究。***,氧化石墨烯对机体的长期毒性以及氧化石墨烯进入细胞的机制、与细胞之间相互作用的机理、细胞/体内代谢途径等尚不清晰。这些问题关乎氧化石墨烯在生物医学领域应用中的安全问题和环境风险评价,需要研究者们不断地研究和探索。氧化石墨烯(GO)的光学性质与石墨烯有着很大差别。多层氧化石墨使用方法
氧化石墨烯表面含有-OH和-COOH等丰富的官能团,在水中可发生去质子化等反应带有负电荷,由于静电作用将金属阳离子吸附至表面;相反的,如果水中pH等环境因素发生变化,氧化石墨烯表面也可携带正电荷,则与金属离子产生静电斥力,二者之间的吸附作用**减弱。而静电作用的强弱与氧化石墨烯表面官能团产生的负电荷相关,其受环境pH值的影响较明显。Wang44等人的研究证明,在pH>pHpzc时(pHpzc=3.8),GO表面的官能团可发生去质子化反应而带负电,可有效吸附铀离子U (VI),其吸附量可达到1330 mg/g。河北官能化氧化石墨虽然GO具有诸多特性,但是由于范德华作用力,使GO之间很容易在不同体系中发生团聚。
氧化石墨烯(GO)的比表面积很大,而厚度只有几纳米,具有两亲性,表面的各种官能团使其可与生物分子直接相互作用,易于化学修饰,同时具有良好的生物相容性,超薄的GO纳米片很容易组装成纸片或直接在基材上进行加工。另外,GO具有独特的电子结构性能,可以通过荧光能量共振转移和非辐射偶极-偶极相互作用能有效猝灭荧光体(染料分子、量子点及上转换纳米材料)的荧光。这些特点都使GO成为制作传感器极好的基本材料[74-76]。Arben的研究中发现,将CdSe/ZnS量子点作为荧光供体,石墨、碳纤维、碳纳米管和GO作为荧光受体,以上几种碳材料对CdSe/ZnS量子点的荧光淬灭效率分别为66±17%、74±7%、71±1%和97±1%,因此与其他碳材料相比,GO具有更好的荧光猝灭效果[77]。
GO作为新型的二维结构的纳米材料,具有疏水性中间片层与亲水性边缘结构,特殊的结构决定其优异的***特性。GO的***活性主要有以下几种机制:(1)机械破坏,包括物理穿刺或者切割;(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)磷脂分子抽提理论。GO作用于细菌膜表面的杀菌机制中,主要是GO与起始分子反应(Molecular Initiating Events,MIEs)[51]的作用(图7.3),包括GO表面活性引发的磷脂过氧化,GO片层结构对细菌膜的嵌入、包裹以及磷脂分子的提取,GO表面催化引发的活性自由基等。另外,GO的尺寸在上述不同的***机制中对***的影响也是不同的,机械破坏和磷脂分子抽提理论表明尺寸越大的GO, 能表现出更好的***能力,而氧化应激理论则认为GO 尺寸越小,其***效果越好。氧化石墨的结构和性质取决于合成它的方法。
氧化石墨烯(GO)的光学性质与石墨烯有着很大差别。石墨烯是零带隙半导体,在可见光范围内的光吸收系数近乎常数(~2.3%);相比之下,氧化石墨烯的光吸收系数要小一个数量级(~0.3%)[9][10]。而且,氧化石墨烯的光吸收系数是波长的函数,其吸收曲线峰值在可见光与紫外光交界附近,随着波长向近红外一端移动,吸收系数逐渐下降。对紫外光的吸收(200-320nm)会表现出明显的π-π*和 n-π*跃迁,而且其强度会随着含氧基团的出现而增加[11]。氧化石墨烯(GO)的光响应对其含氧基团的数量十分敏感[12]。随着含氧基团的去除,氧化石墨烯(GO)在可见光波段的的光吸收率迅速上升,**终达到2.3%这一石墨烯吸收率的上限。修复石墨烯片层上的缺陷,可以提高石墨烯微片的碳含量和在导电、导热等方面的性能。改性氧化石墨膜
GO具有独特的电子结构性能,可以通过荧光能量共振转移和非辐射偶极-偶极相互作用能有效猝灭荧光体。多层氧化石墨使用方法
多层氧化石墨烯(GO)膜在不同pH水平下去除水中有机物质的系统性能评价和机理研究。该研究采用逐层组装法制备了PAH/GO双层膜,对典型单价离子(Na+,Cl-)和多价离子(SO42-,Mg2+)以及有机染料(亚甲蓝MB,罗丹明R-WT)和药物和个人护理品(三氯生TCS,三氯二苯脲TCC)在反渗透膜系统中通过GO膜的行为进行研究。结果发现,在pH=7时,无论其电荷、尺寸或疏水性质如何,GO膜能够高效去除多价阳离子/阴离子和有机物,但对于单价离子的去除率较低。传统的纳滤膜通常带负电,且只能去除带有负电荷的多价离子和有机物。随着pH的变化,GO膜的关键性质(例如电荷,层间距)发生***变化,导致不同的pH依赖性界面现象和分离机制,一些有机物(例如三氯二苯脲)的分子形状由于这种有机物与GO膜的碳表面的迁移性和π-π相互作用而极大地影响了它们的去除。多层氧化石墨使用方法