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113 L/(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。修復石墨烯片層上的缺陷,可以提高石墨烯微片的碳含量和在導電、導熱等方面的性能。開發氧化石墨吸附
氧化石墨烯表面的-OH和-COOH等官能團含有孤對電子,可作為配位體與具有空的價電子軌道的金屬離子發生絡合反應,生成不溶于水的絡合物,從而有效去除溶液中的金屬離子。Madadrang等45制得乙二胺四乙酸/氧化石墨烯復合材料(EDTA-GO),通過研究發現其對金屬離子的吸附機制主要為絡合反應,即氧化石墨烯的表面官能團與水中的金屬離子反應形成復雜的絡合物,具體過程如圖8.7所示,由于形成的絡合物不溶于水,可通過沉淀等作用分離去除水中的金屬離子。新型氧化石墨圖片氧化石墨中存在大量親水基團(如羧基與羥基),在水溶液中容易分散。
當前社會的快速發展造成了嚴重的重金屬離子污染,重金屬離子毒性大、分布廣、難降解,一旦進入生態環境,嚴重威脅人類的生命健康。目前,含重金屬離子廢水的處理方法主要有化學沉淀法、膜分離法、離子交換法、吸附法等等。而使用納米材料吸附重金屬離子成為當前科研人員的研究熱點。相對活性炭、碳納米管等碳基吸附材料,氧化石墨烯的比表面積更大,表面官能團(如羧基、環氧基、羥基等)更為豐富,具有很好的親水性,可以與金屬離子作用富集分離水相中的金屬離子;同時,氧化石墨烯片層可交聯極性小分子或聚合物制備出氧化石墨烯納米復合材料,吸附特性更加優異。
氧化石墨烯因獨特的結構和性質受到了人們的***關注,其生物相容性的研究已經積累了一定的研究基礎,但氧化石墨烯在實際應用中仍然面臨很多困難和挑戰。首先,氧化石墨烯制備方法的多樣性和生物系統的復雜性,會***影響其在體內外的生物相容性,導致研究結果的不一致,因此氧化石墨烯的生物相容性問題不能簡單歸納得出結論,需要綜合多方面的因素進行深入研究。其次,氧化石墨烯的***活性又取決于時間和本身的濃度,其***機理需要進一步的研究。***,氧化石墨烯對機體的長期毒性以及氧化石墨烯進入細胞的機制、與細胞之間相互作用的機理、細胞/體內代謝途徑等尚不清晰。這些問題關乎氧化石墨烯在生物醫學領域應用中的安全問題和環境風險評價,需要研究者們不斷地研究和探索。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。
GO作為一種新型的藥物載體材料,以其良好的生物相容性、較高的載藥率、靶向給藥等方面得到廣泛的關注。GO作為遞送藥物的載體,它不僅可以負載小分子藥物,也可以與抗體、DNA、蛋白質等大分子結合,如圖7.2所示。普通的有機藥物很多都含有π結構,而這些藥物的水溶性都非常差,而GO具有較好的親水性,因此可以借助分散性較好的GO基材料來解決這個問題,即將上述藥物負載到GO基材料上,形成GO-藥物混合物材料。這對改善難溶***物的水溶性,降低藥物不良反應以及提高藥物穩定性和生物利用度等方面有非常重要的研究意義。碳基填料可以提高聚合物的熱導率,但無法像提高導電性那么明顯,甚至低于有效介質理論。制備氧化石墨粉體
同時具有良好的生物相容性,超薄的GO納米片很容易組裝成紙片或直接在基材上進行加工。開發氧化石墨吸附
氧化應激是指體內氧化與抗氧化作用失衡,傾向于氧化,導致中性粒細胞炎性浸潤,蛋白酶分泌增加,產生大量氧化中間產物,即活性氧。大量的實驗研究已經確認細胞經不同濃度的GO處理后,都會增加細胞中活性氧的量。而活性氧的量可以通過商業化的無色染料染色后利用流式細胞儀或熒光顯微鏡檢測到。氧化應激是由自由基在體內產生的一種負面作用,并被認為是導致衰老和疾病的一個重要因素。氧化應激反應不僅與GO的濃度[17,18]有關,還與GO的氧化程度[19]有關。如將蠕蟲分別置于10μg/ml和20μg/ml的PLL-PEG修飾的GO溶液中,GO會引起蠕蟲細胞內活性氧的積累,其活性氧分別增加59.2%和75.3%。開發氧化石墨吸附