浅谈石墨烯材料在医药行业里的应用现状和发展概况_开题报告

一．石墨烯的发现

石墨烯是一种碳原子紧密堆积构成的二维晶体，是人类已知强度最高、韧性最好、质量最轻、透光率最高、 导电性最佳的材料。2004 年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈 · 盖姆和康斯坦丁 · 诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得 2010 年诺贝尔物理学奖。碳元素是有机生物体的基本组成元素之一，而且经研究证实，经一定修饰的石墨烯确实具有良好的生物相容性，故石墨烯在生物医学领域具有天然的优势。石墨烯可以广泛地应用于很多领域，本文主要阐述石墨烯在医药行业领域中的应用。

二．石墨烯在医药行业的应用现状

石墨烯原材料价格低廉、容易得到，制备方法简单被认为是极具应用价值的新型材料。石墨烯与多糖等物质合成的复合材料，与细胞高度相容，可用作细胞生长支架；石墨烯衍生物表面含有大量的含氧基团，比表面积大，能促进干细胞的黏附、增殖和分化等，通过进一步结构化功能修饰，可用于骨组织工程领域；基于石墨烯材料的生物传感器可用于测定血清样品中的葡萄糖含量、细菌分析、DNA和蛋白质检测等；经过功能化的石墨烯还可作为载体，将药物运送至靶细胞，提高治疗效果和效率；石墨烯较碳纳米管具有更大表面积、更小毒性、更低价格， 

并且其光热治疗作用更优，石墨烯或将成为癌症光热治疗的替代材料。

2020年新冠肺炎疫情暴发，武汉成为我国的重灾区，东南大学研发的40万只石墨烯口罩发往武汉，因为此次肺炎疫情中的病毒主要通过飞沫或在空气中形成气凝胶传播，与通常的雾霾颗粒类似，所以石墨烯基口罩的防病毒功能很好。同年3月中国航发航材院利用材料技术优势，启动新型石墨烯口罩研发工作，仅用25天就迅速建成石墨烯PP粒料生产线、新型石墨烯抗菌熔喷布生产线和新型石墨烯口罩中试生产线，全线打通了石墨烯在生物医疗防护和环境净化领域的应用链条。石墨烯及其衍生物具有优异的广谱抗菌抗病毒能力、较好的生物相容性、制备工艺简单等优点。从中国航发获悉，中国航发航材院科研人员成功研发出抗菌性更强、透气性更好、使用时间更长的新型石墨烯口罩。据中国航发航材院科研人员介绍，石墨烯口罩是在构成普通口罩的纺粘无纺布之间的关键过滤层中，创新应用了新型石墨烯聚丙烯熔喷布材料而形成的新型防护口罩。相比普通口罩，新型石墨烯口罩抗菌性更强，石墨烯作为二维碳纳米材料，能在熔喷布上形成天然的“纳米刀”，在自然呼吸的作用下，破坏病菌的细胞壁，起到良好的杀菌作用。石墨烯材料还具有大的比表面积和疏水性，可以有效通过接触或插入方式吸附结合细菌表面的磷脂分子，从而破坏其细胞膜结构。同时，石墨烯材料会通过包裹方式将细菌同周围介质隔离，进一步起到抑菌作用。相比传统口罩有效使用时间为4小时，新型石墨烯口罩的使用时间超过48小时，是传统口罩的12倍以上，且新型石墨烯口罩在连续佩戴48小时后过滤效能仅降低4%，且具备理好的透气性。

三．石墨烯在医药行业里的发展概况 

2008年，戴宏杰课题组基于石墨烯材料首次实现药物传送，开启了石墨烯在生物医用领域研究和应用的新纪元。

2019年，我国药监部门颁出了国内首张石墨烯医疗器械注册证书，该器械将逐渐应用于关节炎、甲状腺结节和肿瘤等方面的治疗。

癌症的治疗是医学领域公认的最大难题。近日，烯旺科技与南京医科大学科研团队发现了一种基于石墨烯柔性器件的无创癌症新疗法，裸鼠实验结果表明，石墨烯远红外显著抑制乳腺癌中转移性强、预后较差、死亡风险较高的三阴性乳腺癌细胞在裸鼠体内的恶性增殖及转移，且无明显副作用。该研究成果以封面^范文的形式刊登在医疗领域前沿期刊《Advanced Therapeutics》（中文译名“先进医疗”）。传统的手术切除、化学或高能放射治疗，易损伤邻近组织器官，具有明显副作用，石墨烯非侵入治疗癌症的无创疗法，未来有望为癌症患者开辟全新的治疗手段。石墨烯无创治疗癌症研究成果发表以来，引发了全球医学及材料学领域的广泛关注。美国伊利诺大学教授、原美国芝加哥自然康复信息中心主任陈厚琦教授认为：“石墨烯柔性电子器件被用作肿瘤治疗的新型远红外发生器，其高能量转化率和安全性将在生物医学应用中具有很大的优势。”随着医学科技的不断发展，新材料的快速更新，传统肿瘤治疗手段的弊端亟需改变。

四．石墨烯在医药行业里的存在的问题

据悉，石墨烯在生物医疗领域的价值潜力曾一直被业界寄予希望，此前却未能取得明显进展。究其原因，主要是受限于石墨烯薄膜规模化制备的技术门槛和长周期的临床验证，其背后的研发成本、生产成本、人力成本及资源成本都很高。其次是石墨烯虽然在医疗市场的需求很大，但是真正能把自己的原理说清楚，并且呈现效果的很少，甚至还出现了一些概念炒作、欺骗消费者的“李鬼”，让消费者对真正的石墨烯产品产生抵触心理。我觉得石墨烯行业应该由权威部门牵头制定国家标准，避免以次充好，甚至是假冒伪劣产品的出现。

相信在不久的将来石墨烯在医药领域的应用会更广泛，让我们拭目以待。

^范文提纲

引言：谈及石墨烯在医药行业的应用和发展

一、石墨烯的概论

（一）什么是石墨烯

（二）石墨烯的分类

（三）石墨烯的特性

（四）石墨烯的生物安全性

二、按石墨烯的特性在医药行业的应用

（一）石墨烯的结构性质在医药行业相关应用

（二）石墨烯的力学性质在医药行业相关应用

（三）石墨烯的热学性质在医药行业相关应用

（四）石墨烯的光学性质在医药行业相关应用

（五）石墨烯的电学性质在医药行业相关应用

（六）石墨烯的生物学性质在医行业域相关应用

三、石墨烯在医药行业里的发展概况

（一）回顾已取得的成果

（二）存在的问题

（三）展望未来发展趋向

C. 参考文献

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