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- 發布時間2018-07-25 14:53
- 發布人金彩集團
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石墨(mo)烯(xi)作為一個具有(you)單層、二(er)維碳納米(mi)結(jie)構的(de)(de)(de)新型材料(liao)，具有(you)極(ji)大的(de)(de)(de)比表面積和(he)優異(yi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)、化(hua)學和(he)機械(xie)性能，并具有(you)很(hen)好的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)相容性，其在酶(mei)的(de)(de)(de)直接電(dian)(dian)化(hua)學、生(sheng)(sheng)物(wu)小分子(zi)(zi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)化(hua)學檢測和(he)在生(sheng)(sheng)物(wu)及(ji)環境電(dian)(dian)分析中都具有(you)極(ji)其優異(yi)的(de)(de)(de)性能。基于石墨(mo)烯(xi)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)傳感器及(ji)器件(jian)對于多種生(sheng)(sheng)物(wu)小分子(zi)(zi)、蛋(dan)白質(zhi)(包(bao)括病毒和(he)癌(ai)癥(zheng)標記(ji)物(wu)等)和(he)DNA等的(de)(de)(de)檢測都顯(xian)示了很(hen)好的(de)(de)(de)靈敏度和(he)選擇性，是用于構建高(gao)效、快速、靈敏檢測的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)醫藥領(ling)域的(de)(de)(de)理想材料(liao)，具有(you)很(hen)廣泛的(de)(de)(de)市場(chang)前景。
但是(shi)(shi)石墨(mo)烯(xi)在(zai)生(sheng)物(wu)(wu)醫(yi)藥領域(yu)的(de)(de)應用也不是(shi)(shi)一帆風順，也存在(zai)一些問題，如(ru)石墨(mo)烯(xi)中(zhong)(zhong)含氧官(guan)能團(tuan)部分(fen)對(dui)(dui)其(qi)電(dian)化學性能的(de)(de)影響，如(ru)何制(zhi)(zhi)備具(ju)有高導電(dian)性且溶液(ye)分(fen)散性能好的(de)(de)石墨(mo)烯(xi)，雜原(yuan)子摻雜對(dui)(dui)石墨(mo)烯(xi)電(dian)化學性能及穩定性的(de)(de)影響，傳(chuan)感器中(zhong)(zhong)生(sheng)物(wu)(wu)分(fen)子與石墨(mo)烯(xi)的(de)(de)連接方式和相(xiang)互(hu)作用，石墨(mo)烯(xi)在(zai)不同生(sheng)物(wu)(wu)傳(chuan)感應用中(zhong)(zhong)的(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)相(xiang)容性問題，石墨(mo)烯(xi)的(de)(de)大規模可(ke)控制(zhi)(zhi)備方法(fa)等，這些石墨(mo)烯(xi)基材料的(de)(de)相(xiang)關(guan)研究將打開生(sheng)物(wu)(wu)醫(yi)藥領域(yu)的(de)(de)新(xin)方向(xiang)。
目前(qian)抗生素的(de)(de)濫(lan)用導(dao)致不(bu)少單細胞病(bing)原菌(jun)出現(xian)耐藥性(xing)。開(kai)發(fa)(fa)新的(de)(de)抑(yi)菌(jun)策略變得(de)日(ri)益(yi)重要(yao)。正在(zai)研發(fa)(fa)的(de)(de)策略包括開(kai)發(fa)(fa)各(ge)種具(ju)有高生物活性(xing)的(de)(de)抑(yi)菌(jun)物質(zhi)（例如：抗菌(jun)肽、噬(shi)菌(jun)體(ti)和噬(shi)菌(jun)體(ti)裂(lie)解(jie)酶）、免(mian)疫(yi)調節劑、群(qun)體(ti)感應抑(yi)制劑、以及掠食性(xing)微生物等(deng)(deng)。但實際使用中，這些新抑(yi)菌(jun)物質(zhi)往往伴(ban)隨著高度復雜的(de)(de)技術要(yao)求，過高的(de)(de)成(cheng)本和難以預料的(de)(de)健康風險等(deng)(deng)缺點。
一個新興(xing)的(de)(de)研(yan)究(jiu)方(fang)向是使用金屬納(na)(na)米(mi)(mi)顆粒或碳納(na)(na)米(mi)(mi)材(cai)料做為抗菌物質。基于納(na)(na)米(mi)(mi)材(cai)料的(de)(de)抗菌技術(shu)具有合(he)成簡(jian)單、成本低廉、還可以按需求定制的(de)(de)優點。其中石墨烯材(cai)料因其相對低廉的(de)(de)成本和較(jiao)低的(de)(de)對人和環境的(de)(de)毒(du)性，在抗菌納(na)(na)米(mi)(mi)醫(yi)學領域吸(xi)引了越(yue)來越(yue)多的(de)(de)關注。 最近(jin)澳(ao)大利亞悉尼大學化學和生物分子工程學院(yuan)Dr. Karahan（第一作者(zhe)），陳元教授（通訊作者(zhe)）和新加(jia)坡制造技術(shu)研(yan)究(jiu)所魏軍博士等作者(zhe)合(he)作撰寫了綜述對當前石墨烯材(cai)料在抗菌納(na)(na)米(mi)(mi)醫(yi)學領域的(de)(de)研(yan)究(jiu)做了系統的(de)(de)歸納(na)(na)總結。
文章首先梳理了石墨(mo)烯材(cai)料的(de)主要(yao)抗(kang)菌(jun)機理。石墨(mo)烯材(cai)料的(de)抗(kang)菌(jun)活性主要(yao)包括四種(zhong)機制：
（1）物理穿刺(ci)或者叫做“納米(mi)刀”切割機制；
（2）氧化應激引發的細菌(jun)/膜物質破壞；
（3）包(bao)覆導致的跨膜運輸阻(zu)滯和（或）細菌(jun)生長阻(zu)遏；
（4）通過插(cha)入和(he)破(po)壞(huai)(huai)細(xi)胞(bao)(bao)膜(mo)物質造成細(xi)胞(bao)(bao)膜(mo)不(bu)穩定。根據石(shi)墨烯材料和(he)細(xi)菌(jun)(jun)的(de)(de)不(bu)同(tong)接觸狀態，上述幾(ji)種機制協(xie)同(tong)作(zuo)用(yong)導致細(xi)胞(bao)(bao)膜(mo)的(de)(de)完全破(po)壞(huai)(huai)（殺菌(jun)(jun)作(zuo)用(yong)）和(he)阻(zu)遏細(xi)菌(jun)(jun)生長（抑(yi)菌(jun)(jun)作(zuo)用(yong)）。
目前(qian)對石(shi)(shi)墨烯(xi)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)抗(kang)菌活性的(de)(de)研(yan)究(jiu)還(huan)集中(zhong)在基礎研(yan)究(jiu)。而對各種生(sheng)物(wu)(wu)相(xiang)關(guan)影響因(yin)素（比如微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)的(de)(de)種類(lei)及(ji)其(qi)生(sheng)理的(de)(de)改變）的(de)(de)了解最(zui)為(wei)缺失。很多研(yan)究(jiu)集中(zhong)在金屬納米(mi)銀顆粒和(he)石(shi)(shi)墨烯(xi)的(de)(de)復合材(cai)(cai)料(liao)，作者提出將石(shi)(shi)墨烯(xi)和(he)常規碳材(cai)(cai)料(liao)相(xiang)互結合可能是(shi)很有潛力的(de)(de)發展方向。總的(de)(de)來(lai)說，石(shi)(shi)墨烯(xi)材(cai)(cai)料(liao)正得到生(sheng)物(wu)(wu)醫學領域(yu)越(yue)來(lai)越(yue)多的(de)(de)關(guan)注。通過對石(shi)(shi)墨烯(xi)材(cai)(cai)料(liao)進一(yi)步的(de)(de)結構和(he)性能上的(de)(de)改進，它(ta)們(men)有可能在不久的(de)(de)將來(lai)成為(wei)有效(xiao)的(de)(de)納米(mi)抗(kang)菌劑(ji)。
