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石墨烯在组织工程及再生医学中的研究
石墨烯(Graphene)是一种平面的碳原子单层,呈二维六角形结构,具有非凡的电、热和物理性能.此外,石墨烯的分子结构可以用相关分子进行化学修饰,使电子器件拥有较高的性能.尽管碳衍生物已广泛应用于工业和电子领域,但其在组织工程(Tissue engineering)与再生医学(Regenerative medicine)中的应用尚处于研究阶段.研究表明,石墨烯具有良好的生物相容性、低毒性和较大的负载能力.本文综述了石墨烯及其相关材料诱导干细胞(stem cells)分化为成骨细胞(Osteoblasts)、神经元(Neuron)和脂肪细胞(Fat cells)的能力.
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石墨烯修饰玻碳电极配伍测试全血中镉的化学形态分析
目的：建立一种测试全血中镉的化学形态分析的方法。方法用石墨烯修饰玻碳电极、配伍离子液 CTAB 优化测定条件下，方波阳极溶出伏安法测试全血中化学形态镉的含量。结果全血中镉的化学形态“游离态镉”不存在，“不稳定络合态镉”含量12ppb，“稳定络合态镉”12ppb，“总镉”含量为24ppb。结论该方法灵敏度高、操作方便快速；满足测定全血中不同化学形态镉的含量检测。
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基于纳米抗体和石墨烯/金复合材料的免疫传感器检测日本血吸虫循环抗原的研究
将抗日本血吸虫SEA纳米抗体固定于镀金的石墨烯薄膜上,制备一种新型的阻抗型免疫传感器检测日本血吸虫循环抗原.使用扫描电镜、原子力显微镜和拉曼光谱对石墨烯薄膜及石墨烯/金复合材料进行了表征,并对制备的免疫传感器的特异性和灵敏度进行了测试.结果显示,所制备的免疫传感器具有较好的特异性和灵敏度,与曼氏裂头蚴、刚地弓形虫、颚口线虫、简单异尖线虫、华支睾吸虫和卫氏并殖吸虫抗原没有交叉反应,检测日本血吸虫可溶性虫卵抗原达到0.01 ng/mL水平;血吸虫病患者血清的阳性检出率为66.7%,优于现有试剂盒ELISA法56.7%的检出率,与ELISA的符合率为90%.该免疫传感器检测日本血吸虫循环抗原具有较高的灵敏度和特异性,制作方法简便、快速等优点,具有较好的应用潜能.
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载银氧化石墨烯对变异链球菌生长及生物膜形成的影响
目的 探讨载银氧化石墨烯(GO/Ag)纳米复合物对变异链球菌(S.mutans)生长及生物膜形成的抑制作用.方法 应用梯度稀释法检测GO/Ag、氧化石墨烯(GO)、纳米银(AgNPs)对变异链球菌的小抑菌浓度(MIC);菌落形成单位计数法比较GO/Ag、GO、AgNPs对变异链球菌的抑制作用;采用结晶紫染色法和XTT法测定变异链球菌24 h生物膜的生成量和活性;激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)观察生物膜形态和计算24 h生物膜的活菌比例.数据以单因素方差分析(One-Way ANOVA)和LSD-t检验进行统计分析.结果 GO/Ag对变异链球菌的MIC为0.16 mg/mL.0.64 mg/mL GO/Ag对变异链球菌的抑菌率为(82.90 ± 4.87)%,与对照组间的差异有统计学意义(t=30.804,P<0.001).而GO和AgNPs材料浓度提升至2.56 mg/mL时,肉眼观察细菌仍未见明显减少.在0.16 mg/mL GO/Ag浓度下,变异链球菌生物膜生成量和活性的减少率分别为(25.12 ± 0.01)%和(38.90 ± 3.42)%,活菌比例为(42.76 ± 19.48)%,与空白对照组间的差异均有统计学意义(t生成量=7.274,P生成量<0.001;t活性=7.765,P活性<0.001;t活菌比例=10.412,P活菌比例<0.001).结论 与AgNPs和GO相比,GO/Ag新型纳米复合物对变异链球菌的生长具有较好的抑制作用,并能抑制其生物膜形成.
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石墨烯在口腔种植中的应用前景
石墨烯拥有独特的结构和优异的性能，被誉为“黑金”，是21世纪当之无愧的“新材料之王”，有望广泛应用于生物医学领域，如组织工程、药物运输、基因载体、生物成像等。石墨烯在口腔医学领域具有良好的应用前景，本文就其生物相容性和细胞毒性、抗菌性能、促进成骨分化以及优异的机械性能，在口腔种植方面的相关研究作一综述。
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石墨烯及其衍生物作为基因载体的研究进展
基因组学和基因治疗的快速发展为许多难以治愈的疾病提供了解决方案,但如何设计安全有效的基因载体是阻碍其临床应用的关键.石墨烯及其衍生物因其独特的物理化学、热学、电学、光学等优良性能,被众多学者认为是一种具有潜在利用价值的基因载体.本文就石墨烯及其衍生物作为基因载体所具有的性能和常见的功能化类型进行综述.
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石墨烯在生物医学中的应用
随着生物医学应用的发展,石墨烯已经成为了新一代的生物材料.它是一类仅有单原子厚度、二维蜂窝网状结构的纳米材料,它的出现吸引了整个科学界的关注并且迅速成为被研究较广泛的碳材料.自2004年被发现以来,石墨烯及其衍生物(氧化石墨烯和还原的石墨烯氧化物)因其独特的光学、机械、电子、热和磁特性受到了生物医学界的日益重视.例如,氧化石墨烯是石墨烯的水溶性衍生物,由于它的多官能化及与各种生物分子的高效表面负荷,得到了生物技术领域的广泛研究,这类生物相容的碳基材料可促进干细胞的生长和诱导其向各种细胞谱系分化.此外,石墨烯促进成骨细胞分化的能力使之成为了骨再生研究的一种新兴材料.本文综述了石墨烯和石墨烯氧化物在生物学领域中研究及应用的新进展.
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石墨烯类材料在生物医学领域应用的研究进展
石墨烯是二维的平面多环芳香烃原子晶体,在各个领域都备受关注,是目前的研究热点之一.本文综述了近年来石墨烯类材料在生物医学研究领域的新进展,包括其在生物体外和体内的毒性、载药和靶向控释、光动力学治疗等方面的研究,证实石墨烯类材料拥有良好的生物医学应用前景.
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石墨烯及其复合材料在组织工程领域的研究进展
随着细胞及器官移植的发展以及在材料科学与工程领域取得的显著进展,组织工程和再生医学领域也引起广泛的关注.为了实现更快的愈合和大规模缺损的重建,找到适合于附着、增殖甚至可以诱导干细胞的分化的支架对组织的再生过程是至关重要的.石墨烯及其衍生物具有巨大应用潜力,因其具有特殊的物理、化学和生物学性质,预期将在不久的将来改变各个领域,尤其是生物医学领域.本文主要综述了石墨烯及其复合材料的生物相容性及在组织工程领域的应用进展,尤其是对干细胞分化、骨再生和神经修复的研究.
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人体尿液中多巴胺和尿酸的石墨烯-离子液体修饰玻碳电极同时测定法
目的 建立人体尿液中多巴胺(DA)和尿酸(UA)的石墨烯-离子液体修饰玻碳电极同时测定法.方法 采用滴涂石墨烯分散液于玻碳电极晾干后,利用循环伏安法将离子液体(1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)聚合至其表面,制得新型1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐/石墨烯/GCE修饰电极.以0.1 mol/L磷酸缓冲溶液(pH 5.0)为支持电解液,扫描速度为0.J0 V/s,利用修饰电极对DA和UA 混合液进行同时分离分析.结果 在优化的实验条件下,DA和UA在修饰电极上有较好的电化学行为.DA和UA分别在4×10-8～2×10-4 mol/L和2× 106～2× 10-4 mol/L范围内成良好的线性关系.该方法的检出限分别为4×10-9、2×10-6 mol/L,回收率分别为97.85％～107.27％和93.00％～ 100.33％之间,RSD均小于6.8％.结论 该方法快速、简单、灵敏,适用于人体尿样中DA和UA的同时测定.
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便携式或可穿戴医疗设备中锂电池负极材料的性能研究
目的:寻找可代替锂离子电池负极碳材料的新合金材料,以提高锂离子电池性能.方法:以Hummers法处理的氧化石墨烯为原料,用原位还原法制备石墨烯的同时在其表面上沉积SnSb合金,得到SnSb/石墨烯复合材料.通过X线衍射(X ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和透射电镜(transmission electron microscope,TEM)等方法对产物进行分析,用恒电流(constant current,CC)充放电、循环伏安(cyclic voltammetry,CV)实验测试了材料的电化学性能.结果:SnSb/复合材料形貌呈现纳米晶与非晶态的混合态,复合材料具有1349.3mAh/g的首次放电比容量,首次库伦效率为58.4％,30次循环后容量仍保持516mAh/g.结论:单一SnSb合金的容量衰减较快,而对于SnSb/石墨烯复合材料,细小的合金颗粒均匀包覆在石墨烯的表面,部分改善了颗粒的团聚现象,同时石墨烯可以提高复合材料的导电性能,使材料的循环稳定性得到改善.
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间充质干细胞联合石墨烯支架培养治疗膝骨性关节炎的研究进展
膝骨性关节炎是困扰中老年人的疾病之一,关节软骨损伤是其病理过程的核心,围绕软骨损伤的病理研究也越来越深入,而现有的治疗方法尚不能从根本上逆转这一过程.近年来随着软骨组织工程技术的发展,特别是间充质干细胞的使用为解决这一困难提供了一条新的途径.同时,石墨烯材料在医学领域的应用也逐渐成为热门,利用石墨烯材料作为支架结构联合间充质干细胞,以此寻求对软骨损伤修复的新方法.本文从膝软骨损伤的机制、间充质干细胞对软骨的修复以及石墨烯支架材料的应用方面进行总结,以期能开拓新的治疗思路.
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石墨烯与中医治未病应用前景
当今,医学发展的趋势发生了重大转变,由“以治病为目的”,转向“预防疾病与损伤,维持和提高健康水平”[1].这一重大转变有三个显著特点,一是医学由治病转向保健,二是由关注人的疾病转向关注人的健康,三是重视科技也注重人文关怀[2].人们的思想意识由治已病转变为治未病,即未病先防,既病防变,病后防复的预防保健为先的治未病思想[3].在中医理论指导下利用新科技、新材料研发治未病的适宜技术、适宜产品,成为医学发展的必然需求与趋势.
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组织工程支架材料:特征及在组织工程中的应用
背景:支架材料是组织工程中的关键因素,通过支架使种子细胞在上面黏附并通过一定的手段诱导种子细胞增殖分化成特定的细胞,从而促进组织的损伤修复.目的:对近几年不同支架材料包括天然材料、生物可降解材料和复合材料的优势和劣势及在组织工程中的应用进行综述,重点介绍石墨烯复合支架在组织工程中的应用.方法:以“组织工程,韧带,支架材料,天然材料,生物可降解材料,复合材料,研究进展,Tissue engineering;Ligament,Scaffold material,Biodegradable material,Composite materials,Progress in research”为关键词,检索CNKI、PubMed、Elsevier ScienceDirect、Engineering Village、Web of Science等数据库1990至2018年发表的文献,将所有文章进行初筛后,对保留的文献进一步的归纳和总结.结果与结论:目前组织工程中常用的支架材料有天然材料、生物可降解材料和复合材料,这些材料目前在骨、软骨、韧带、皮肤等组织工程方面有了广泛应用.大多数天然材料无毒,生物相容性、细胞亲和性较好,可被完全吸收,但缺点是机械强度较差.生物可降解材料具有良好的可降解性、组织相容性、生物相容性、无细胞毒性等优点,缺点是疏水性强、细胞黏附能力差.石墨烯具有良好的稳定性、导电性、导热性、机械强度,但单纯石墨烯质地较薄,很难塑形,且其生物相容性和水溶性较差.复合材料结合了单一材料的特点,并且将各自的特点整合,使其功能更加全面,因而复合支架材料成为当前组织工程研究的重点.
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基于石墨烯构筑的三维组织工程支架材料
背景：基于石墨烯纳米片的化学成分和物理结构，可形成与细胞外生物基质十分相似的微观环境。目的：综述近年来基于石墨烯构筑三维支架的制备、细胞相容性及与细胞的相互作用。方法：应用计算机检索中国知网CNKI数据库、ACS-ACS Publications、Elsevier Science, Nature及PNAS美国国家科学院院刊等，有关生物医用石墨烯材料的种类和制备方法及其在组织工程中的应用研究。结果与结论：将石墨烯及其衍生物作为模块，利用石墨烯二维平面结构特点或氧化石墨烯含有丰富的官能团特性，不仅能够将石墨烯纳米片以不同的方式组装构筑三维宏观结构，而且易于复合其他功能性材料。与单个石墨烯片或传统的碳纳米材料相比，三维宏观石墨烯及复合材料将有可能形成更为新奇独特的结构及性能，具有更加实际的应用价值，包括拥有组织工程支架的功能。
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GNSs/BiVO4复合光催化剂的水热合成及光催化性能
目的 采用水热法合成GNSs/BiVO4复合光催化剂,考察制备条件,研究其对水中盐酸环丙沙星的光催化降解性能.方法 采用单因素实验方法考察合成温度、合成时间、pH值和原料配比对复合材料光催化性能的影响;利用Fourier变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对产物进行表征;以盐酸环丙沙星为目标降解物,分析复合光催化剂在可见光下的光催化活性.结果当溶液pH=5,合成温度150℃,反应时间12 h,GNSs的质量分数为10％时,复合光催化剂的可见光催化活性高,经60 min的可见光照射,盐酸环丙沙星的降解率达到96％.结论 GNSs的加入有效提高了BiVO4的可见光催化性能.
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电化学免疫传感器检测人附睾蛋白4的新方法
目的 建立一种基于石墨烯和纳米金粒子自组装纳米复合物检测卵巢癌患者血清人附睾蛋白4(HE4)的电化学免疫检测新方法.方法 将石墨烯和纳米金粒子复合物组装在丝网印刷电极(SPE)表面,利用纳米金粒子比表面积大和石墨烯电子传导速率快等特点,将大量的HE4一抗吸附在纳米金表面,继而结合大量抗原.根据双抗体夹心法原理,大量的辣根过氧化物酶标记的抗体也与抗原结合,利用辣根过氧化物酶催化过氧化氢(H2O2)产生的电流信号测定HE4水平.结果 新建传感器检测HE4的范围是0~400 pmol/L,检出限(LOD)是0.5 pmol/L.结论 所建方法可用于早期评估受检者患卵巢癌的风险,是临床早期诊断卵巢癌快速、简便的新方法.
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碳纳米生物免疫传感器在病原检测中的应用
生物传感器具有操作简单、反应迅速、灵敏度高等特点,在病原检测和医疗诊断等方面都有较好的应用效果.而碳纳米材料(如碳纳米管和石墨烯等)和生物感应元件的结合应用,又使得生物传感器的灵敏度和特异性显著地提升,检测效果也更为突出.本文针对碳纳米生物传感器的特性、在病原检测方面的重要应用和未来的发展进行了综述.
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石墨烯类材料在组织工程中的应用
石墨烯是一种具有独特理化性质的二维晶体纳米材料,在各个领域中都有广泛应用,但在再生医学方面的研究尚处于早期阶段.我们就石墨烯类材料的细胞毒性,及其诱导干细胞向成骨、成神经、成心肌、成脂方向分化的相关研究进行综述.
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石墨烯块体材料在再生医学中的应用
石墨烯块体材料能佳模仿细胞外基质的理化特性和生物学性能,促使干细胞粘附、生长和定向分化.干细胞能和石墨烯相互作用,并向成骨细胞、神经细胞和心肌细胞等方向分化,具有口腔组织、骨组织、神经和心脏的再生潜能.
