目前醫(yī)學(xué)界面臨的一個(gè)棘手的難題是對(duì)大面積骨組織缺損的修復(fù)。其中,干細(xì)胞***可能是一種很有前途的解決方案,但是在干細(xì)胞的移植過(guò)程中,需要可促進(jìn)和增強(qiáng)細(xì)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(xì)胞毒性,可促進(jìn)成纖維細(xì)胞、成骨細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymalstemcells,MSC)的增殖和分化[82],同時(shí)GO還可以促進(jìn)多種干細(xì)胞的附著和生長(zhǎng),增強(qiáng)其成骨分化的能力[83-84]。因此受到骨組織再生領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域研究人員的關(guān)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(dú)作為干細(xì)胞的載體材料,還可以加入到現(xiàn)有的支架材料中,GO不僅可以加強(qiáng)支架材料的生物活性,同時(shí)還可以改善支架材料的空隙結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能,包括抗壓強(qiáng)度和抗曲強(qiáng)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(jìn)間充質(zhì)干細(xì)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。將氧化石墨暴露在強(qiáng)脈沖光線下,例如氙氣燈也能得到石墨烯。制造氧化石墨漿料
還原氧化石墨烯(RGO)在邊緣處和面內(nèi)缺陷處具有豐富的分子結(jié)合位點(diǎn),使其成為一種很有希望的電化學(xué)傳感器材料。結(jié)合原位還原技術(shù),有很多研究使用諸如噴涂、旋涂等基于溶液的技術(shù)手段,利用氧化石墨烯(GO)在不同基底上制造出具備石墨烯相關(guān)性質(zhì)的器件,以期在一些場(chǎng)合替代CVD制備的石墨烯。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)。氧化石墨烯(GO)的能級(jí)結(jié)構(gòu)由sp3雜化和sp2雜化的相對(duì)比例決定[6],調(diào)節(jié)含氧基團(tuán)相對(duì)含量可以實(shí)現(xiàn)氧化石墨烯(GO)從絕緣體到半導(dǎo)體再到半金屬性質(zhì)的轉(zhuǎn)換制造氧化石墨漿料碳基填料可以提高聚合物的熱導(dǎo)率,但無(wú)法像提高導(dǎo)電性那么明顯,甚至低于有效介質(zhì)理論。
石墨烯是一種在光子和光電子領(lǐng)域十分有吸引力的材料,與別的材料相比有很多優(yōu)點(diǎn)[1]。作為一種零帶隙材料,石墨烯的光響應(yīng)譜覆蓋了從紫外到THz范圍;同時(shí),石墨烯在室溫下就有著驚人的電子輸運(yùn)速度,這使得光子或者等離子體轉(zhuǎn)換為電流或電壓的速度極快;石墨烯的低耗散率以及可以把電磁場(chǎng)能量限定在一定區(qū)域內(nèi)的性質(zhì),帶來(lái)了很強(qiáng)的光與石墨烯相互作用。雖然還原氧化石墨烯(RGO)缺少本征石墨烯中觀測(cè)到的電子輸運(yùn)效應(yīng)以及其它一些凝聚態(tài)物質(zhì)效應(yīng),但其易于規(guī)模化制備、性質(zhì)可調(diào)等優(yōu)異特性,使其在傳感檢測(cè)領(lǐng)域展現(xiàn)出極大的應(yīng)用前景。
氧化石墨烯(GO)是一種兩親性材料,在生理?xiàng)l件中一般帶有負(fù)電荷,通過(guò)對(duì)GO的修飾可以改變電荷的大小,甚至使其帶上正電荷,如利用聚合物或樹(shù)枝狀大分子等聚陽(yáng)離子試劑。在細(xì)胞中,GO可能會(huì)與疏水性的、帶正電荷或帶負(fù)電荷的物質(zhì)進(jìn)行相互作用,如細(xì)胞膜、蛋白質(zhì)和核酸等,因此會(huì)誘導(dǎo)GO產(chǎn)生毒性。因此在本節(jié)中,我們主要探討GO在細(xì)胞(即體外)和體內(nèi)試驗(yàn)中產(chǎn)生已知的毒性效應(yīng),以及產(chǎn)生毒性的可能原因。石墨烯材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要由三個(gè)參數(shù)決定:(a)層數(shù)、(b)橫向尺寸和(c)化學(xué)組成即碳氧比例)。氧化石墨烯表面的-OH和-COOH等官能團(tuán)含有孤對(duì)電子。
氧化石墨烯同時(shí)具有熒光發(fā)射和熒光淬滅特性,廣義而言,其自身已經(jīng)可以作為一種傳感材料,在生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用充分說(shuō)明了這一點(diǎn)。經(jīng)過(guò)功能化的氧化石墨烯/還原氧化石墨烯在更加***的領(lǐng)域內(nèi)得到了應(yīng)用,特別在光探測(cè)、光學(xué)成像、新型光源、非線性器件等光電傳感相關(guān)領(lǐng)域有著豐富的應(yīng)用。光電探測(cè)器是石墨烯問(wèn)世后**早應(yīng)用的領(lǐng)域之一。2009年,Xia等利用機(jī)械剝離的石墨烯制備出了***個(gè)石墨烯光電探測(cè)器(MGPD)[2],如圖9.6,以1-3層石墨烯作為有源層,Ti/Pd/Au作源漏電極,Si作為背柵極并在其上沉淀300nm厚的SiO2,在電極和石墨烯的接觸面上因?yàn)楣瘮?shù)的不同,能帶會(huì)發(fā)生彎曲并產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng)。氧化石墨的親水性好,易于分散到水泥基復(fù)合材料中。制造氧化石墨漿料
GO制備簡(jiǎn)單、自身具有受還原程度調(diào)控的帶隙,可以實(shí)現(xiàn)超寬譜(從可見(jiàn)至太赫茲波段)探測(cè)。制造氧化石墨漿料
氧化石墨烯經(jīng)還原處理后,對(duì)于提高其導(dǎo)電性、比表面等大有裨益,使得石墨烯可以應(yīng)用于對(duì)于導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等要求更高的應(yīng)用中。在還原過(guò)程,含氧官能團(tuán)的去除和控制過(guò)程本身也可成為石墨烯改性的一種方式,根據(jù)還原方式的不同得到的石墨烯也具有不同的特性和應(yīng)用場(chǎng)景。例如,通過(guò)熱還原方式得到的還原氧化石墨烯結(jié)構(gòu)、形貌、組分可通過(guò)還原條件進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)控。Dou等1人介紹了在氬氣流下在1100-2000°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理得到的石墨烯結(jié)構(gòu)和吸附性能的研究。所得到石墨烯粉體材料的表面積增加至超過(guò)起始前驅(qū)體材料四倍,對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行熱還原處理提高了氧化石墨烯的熱學(xué)性能,賦予了氧化石墨烯材料熱管理方面的應(yīng)用。制造氧化石墨漿料