石墨烯及其衍生物氧化石墨烯在生物医学领域的应用及研究_开题报告

一、文献综述

碳材料是一种地球上较普遍而特殊的材料，它可以形成硬度较大的金刚石，也可以形成较软的石墨，近20年来，碳材料一直是科技创新的前沿领域。1985年发现的富勒烯和1991年发现的碳纳米管从而引起了很大的反响。

石墨烯的发现，充实了碳材料家族，形成了从零维的富勒烯、一维的CNTS、二维的石墨烯到三维的金刚石和石墨的完整体系。石墨烯是构成其他石墨材料的基本单元，这种特殊结构蕴含了丰富而奇特的物理现象，使石墨烯表现出许多优异的物理化学反应。

近年来石墨烯及其衍生物在生物医学领域的应用愈来愈受到关注，其研究也已经涉及到生物传感、医疗诊断、药物载体、对抗菌抗病毒、对肿瘤的治疗等。对石墨烯的研究热点也多集中在其生物安全性和生物降解性及其衍生物的制备等课题，但至今任有诸多问题没能够解决。本文将对石墨烯的制备、衍生物氧化石墨烯、石墨烯的生物检测、在肿瘤治疗方面的研究、细胞毒性、石墨烯及其衍生物氧化石墨烯在抗菌和抗病毒中的研究等方面进行阐述。

2004年英国物理学家安德烈.海姆和康斯坦丁.诺沃肖洛夫在进行实验中通过微机械力从高取向热解石墨上剥离出了单片的石墨烯碳层，由此开始了对石墨烯的研究。石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，石墨烯如果被浓酸/强氧化剂氧化，会在其表面生成羟基、羰基、羧基、环氧键等基团，成为氧化石墨烯。石墨烯作为一种新型的二维碳纳米材料，因为它的特殊结构以及物理和化学性能，成为今年来国际科学研究的热门对象，因此发现者安德烈.海姆和康斯坦丁.诺沃肖洛夫获得了2010年诺贝尔的物理学奖。

而目前的研究主要在体外细胞，体内研究较少，还需要解决负载药物在体内的靶向控释，提高药物生物利用度和降低毒副作用等问题，通过石墨烯与其他纳米结构符合构建多功能载药体系，实现对特定细胞进行选择性药物输送，但也面临着载药效率明显下降等不利局面。

石墨烯的氧化衍生物氧化石墨烯含有大量的含氧活性基因，是由石墨粉进过多步氧化超声纯化等步骤制备而成的，是底面含有羟基和环氧基，边缘含有羧基的石墨烯。这些含氧官能团丰富了其表面活性，赋予了氧化石墨烯更多有趣的理化和生物学特性。氧化石墨烯具有良好的生物相容性和水溶液稳定性，在水及其他有机溶剂中可形成稳定的悬浮液，有利于化学功能化修饰，还有优良的光学性质，非常适于在生物医学领域的应用，与其他碳基材料相比，其在生物医学方向的应用具有更多潜在的优势。利用含氧活性基因化学反应性不同可以与多种特定化学和生物性能的化学基团和功能分子进行共价反应，因此生物化学功能化后的石墨烯衍生物在生物医学领域表现出很多应用潜能，此外氧化石墨烯的原料易得，可大批量生产，为各种石墨烯基材料的研究提供了方便。近些年来，化疗和放疗是目前治疗各种肿瘤的主要手段，但是，化疗和放疗最大的缺点是有限的肿瘤细胞特异性，可能会对正常组织和器官造成不必要的毒副作用。纳米石墨烯表面的电子可以通过作用与各种芳香族药物分子绑定，然后在功能化的石墨烯表面连上靶向分子，可以实现对特定细胞进行选择性药物输送。

细胞毒性是评估材料生物安全性的重要指标之一。石墨烯材料一般均表现出较低的细胞毒性。石墨烯能引起浓度依赖性的细胞毒性作用，其中材料性状和聚集状态是重要的影响因素，低浓度的石墨烯具有较低的生物毒性，可用在载药、生物检测和治疗中。

因此近年来在生物医药领域的应用研究发展迅速，利用石墨烯及其衍生物氧化石墨烯用于载药体系、生物检测、肿瘤治疗以及抗菌、抗病毒的领域进行研究和展望。石墨烯的细胞毒性

本文综述了石墨烯及其衍生物氧化石墨烯在备受人们广泛关注并同时对其生物医学领域的研究和应用进行了探讨，短短几年石墨烯及其衍生物氧化石墨烯在生物医药领域的研究已经取得了一定的进展，但大多数处于初步阶段，以体外细胞实验居多，体内实验居少，要实际应用到临床还有很多实验数据进行补充。石墨烯及其衍生物氧化石墨烯具有广阔的应用前景，是良好的生物医药用材料。但在实际应用中任然存在和面临很多的困难和挑战，现急需解决的一种重要的问题及时彻底地系统的研究石墨烯，如氧化石墨烯在实际应用中队集团的长期毒性以及氧化石墨烯在进入细胞的机制、与细胞之间相互作用的机理，细胞在体内代谢的途径等，这些问题关乎石墨烯和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估，需要更过研究者去不断地研究和探讨、探索。然而母庸质疑的是石墨烯及其衍生物氧化石墨烯是具有着非凡价值的新材料，将会在生物医学领域发挥举足轻重的作用和价值，将会开辟一个崭新的时代。

二、^范文提纲

（一）、石墨烯的基本特征和制备

1、石墨烯的制备法

 （1）、机械剥离法  

（2）、电化学法  

（3）、化学氧化法  

（4）、有机合成法  

（5）、其他方法  

2氧化石墨烯

（二）、石墨烯及其衍生物在生物医学领域的研究

（1）、石墨烯用于生物检测

（2）、石墨烯在肿瘤治疗方面的研究

（3）石墨烯的细胞毒性

（4）、石墨烯及其衍生物氧化石墨烯在抗菌和抗病毒中的研究

（三）、结论和展望

参考文献

（1）、胡耀娟，金娟，张卉，吴萍，蔡称心   石墨烯的制备功能化及在化学中的应用物理化学学报  Acta.Phys-Chim.Sin  2010.26（8）

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（3）、张勇力，吴丹妍，陈素珍，章燕      石墨烯在生物医学中的应用     预防医学  Preventive Medicine

（4）、高杨，吴丁威，殷广达，郭睿劼    氧化石墨烯在生物医学领域的应用材料导报A：综述篇  2016年8月（A）第30卷第8期 

（5）、黄训，何杰祥，周长忍  石墨烯在生物医用研究进展    高分子通报 2016-04-14  2016年5月（）

（6）、沈贺，张立明，张智军    石墨烯在生物医学领域的应用     东南大学学报（医学版）JsoutheastUniv(Med Sei Edi)  2011.Feb:30(1):218-223  

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(8)杨文荣  功能化石墨烯在生物医学研究中的应用 Vol.20 No.5 sep.2011 doi:10.3969/j.issn.1672-8513.2011.05.003

(9)王欣、李鹏、王赞、徐海峰、董福平、陈浩、姜宏宇、Klaud、Jandt     基于石墨烯构筑的三维组织工程支架材料    中国组织工程研究  第19卷 第34期，2015-08-20出版

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