石墨烯在医药和生物传感器方面的应用

1 简介

石墨烯在众多领域都有潜在的应用，包括医药和生物传感器等方面。来自Graphenea的团队的研究表明，石墨烯可作为DNA生物传感器，有助于杀灭有害细菌，其合作者包括法国CNRS和SENSIA SL。石墨烯是一种二维碳材料，在人类健康的诸多领域都有潜在的应用。例如，石墨烯的氮原子层可以吸收整个光谱的2.3%。而氧化石墨烯的吸光性能则更高，吸收的光会转化成热能。纳米粒子产生的热可用于杀死癌细胞。Graphenea的科研团队则首次将石墨烯用于杀死大肠杆菌。

2 生物膜相关的感染

大肠杆菌通常和尿路感染相关。大肠杆菌可以迅速复制繁衍，从而对人类的健康产生威胁。大多数细菌感染会导致组织损伤和慢性炎症，尤其是其沿着生物膜生长。由于在过去的几十年中细菌已产生抗生素抗性，因此增加了生物膜相关感染的风险。

3 利用纳米技术杀灭细菌

细菌抗性的增加导致了几种不同的杀灭细菌的方法的产生。近来纳米技术的发展使得近红外吸收金纳米结构治疗细菌感染成为可能，该方法通过激光聚焦来完成。金纳米结构吸收光以后会将光转换成热，从而破坏病原体。而选取近红外光谱则不会对生物组织产生危害。然而，金纳米棒有可能产生的有毒化学物质可能会产生不利影响。

4 使用还原氧化石墨烯

还原氧化石墨烯是一种好的光吸收材料，同时也是光热疗法的潜在材料。还原氧化石墨烯基纳米复合材料可用于治疗癌症，但是这种方法几乎没有被用于破坏病原体。Graphenea则研究了摧毁大肠杆菌的可能性。还原氧化石墨烯和金纳米棒涂层的还原氧化石墨烯结合激光可摧毁其病原体。通过移除有毒的金纳米棒，还原氧化石墨烯能提高光化学反应过程，使得反应温度可以达到。在该研究中，Graphenea在低浓度的水溶液中可以杀死99%的细菌，表明这种还原氧化石墨烯材料在这方面的巨大潜力。在另一个项目中，科学家的研究表明，在金上使用石墨烯层可得到DNA传感器，其灵敏度非常之高。该研究发表在《分析化学》期刊上。在该研究中，采用表面等离子体共振仪器来检测DNA检测器的灵敏度。