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- 發(fā)布時(shí)間2018-07-25 14:53
- 發(fā)布人金彩集團(tuán)
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石墨烯作為一個(gè)具有單層、二維碳納米結(jié)構(gòu)的新型材料，具有極大的比表面積和優(yōu)異的電子、化學(xué)和機(jī)械性能，并具有很好的生物相容性，其在酶的直接電化學(xué)、生物小分子的電化學(xué)檢測(cè)和在生物及環(huán)境電分析中都具有極其優(yōu)異的性能。基于石墨烯的生物傳感器及器件對(duì)于多種生物小分子、蛋白質(zhì)(包括病毒和癌癥標(biāo)記物等)和DNA等的檢測(cè)都顯示了很好的靈敏度和選擇性，是用于構(gòu)建高效、快速、靈敏檢測(cè)的生物醫(yī)藥領(lǐng)域的理想材料，具有很廣泛的市場(chǎng)前景。
但是石墨烯在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用也不是一帆風(fēng)順，也存在一些問題，如石墨烯中含氧官能團(tuán)部分對(duì)其電化學(xué)性能的影響，如何制備具有高導(dǎo)電性且溶液分散性能好的石墨烯，雜原子摻雜對(duì)石墨烯電化學(xué)性能及穩(wěn)定性的影響，傳感器中生物分子與石墨烯的連接方式和相互作用，石墨烯在不同生物傳感應(yīng)用中的生物相容性問題，石墨烯的大規(guī)模可控制備方法等，這些石墨烯基材料的相關(guān)研究將打開生物醫(yī)藥領(lǐng)域的新方向。
目前抗生素的濫用導(dǎo)致不少單細(xì)胞病原菌出現(xiàn)耐藥性。開發(fā)新的抑菌策略變得日益重要。正在研發(fā)的策略包括開發(fā)各種具有高生物活性的抑菌物質(zhì)（例如：抗菌肽、噬菌體和噬菌體裂解酶）、免疫調(diào)節(jié)劑、群體感應(yīng)抑制劑、以及掠食性微生物等。但實(shí)際使用中，這些新抑菌物質(zhì)往往伴隨著高度復(fù)雜的技術(shù)要求，過高的成本和難以預(yù)料的健康風(fēng)險(xiǎn)等缺點(diǎn)。
一個(gè)新興的研究方向是使用金屬納米顆粒或碳納米材料做為抗菌物質(zhì)。基于納米材料的抗菌技術(shù)具有合成簡(jiǎn)單、成本低廉、還可以按需求定制的優(yōu)點(diǎn)。其中石墨烯材料因其相對(duì)低廉的成本和較低的對(duì)人和環(huán)境的毒性，在抗菌納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域吸引了越來越多的關(guān)注。 最近澳大利亞悉尼大學(xué)化學(xué)和生物分子工程學(xué)院Dr. Karahan（第一作者），陳元教授（通訊作者）和新加坡制造技術(shù)研究所魏軍博士等作者合作撰寫了綜述對(duì)當(dāng)前石墨烯材料在抗菌納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究做了系統(tǒng)的歸納總結(jié)。
文章首先梳理了石墨烯材料的主要抗菌機(jī)理。石墨烯材料的抗菌活性主要包括四種機(jī)制：
（1）物理穿刺或者叫做“納米刀”切割機(jī)制；
（2）氧化應(yīng)激引發(fā)的細(xì)菌/膜物質(zhì)破壞；
（3）包覆導(dǎo)致的跨膜運(yùn)輸阻滯和（或）細(xì)菌生長阻遏；
（4）通過插入和破壞細(xì)胞膜物質(zhì)造成細(xì)胞膜不穩(wěn)定。根據(jù)石墨烯材料和細(xì)菌的不同接觸狀態(tài)，上述幾種機(jī)制協(xié)同作用導(dǎo)致細(xì)胞膜的完全破壞（殺菌作用）和阻遏細(xì)菌生長（抑菌作用）。
目前對(duì)石墨烯材料的抗菌活性的研究還集中在基礎(chǔ)研究。而對(duì)各種生物相關(guān)影響因素（比如微生物的種類及其生理的改變）的了解最為缺失。很多研究集中在金屬納米銀顆粒和石墨烯的復(fù)合材料，作者提出將石墨烯和常規(guī)碳材料相互結(jié)合可能是很有潛力的發(fā)展方向。總的來說，石墨烯材料正得到生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域越來越多的關(guān)注。通過對(duì)石墨烯材料進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)和性能上的改進(jìn)，它們有可能在不久的將來成為有效的納米抗菌劑。
