020-00000000 一、作为纳米载药体系
碳基纳米材料由于其特殊的微观结构和独特的理化性质，当前已成为材料领域研究的热点。作为碳基纳米材料之一的氧化石墨烯，突出优越的理化性质及其 表面羧基、羟基等含氧官能团的存在，为实现多功能纳米载药体系提供了无限可 能性。其作为纳米药物载体具备多层结构特征和良好的生物相容性，同时大的表 面积、高纯度、易溶解性的特性，使 GO 具备了高载药能力，易于细胞膜渗透的 能力。2017 年，研究人员通过GO 与胶原膜的大分子运输体系在人牙髓干细胞 (DPSCs)的富集，促进 DPSCs 的分化并有效控制炎症发生。研究人员报道的 一种抗体修饰的经还原的 GO 薄膜，对循环肿瘤细胞(CTCs)具有极端敏感性， 能有效地从数十亿个血细胞中捕获 CTCs，并将白细胞的背景最小化，无需复杂 的微流体操作。石墨烯还可以通过与天然线粒体靶向配体———甘草次酸(GA) 结合，有效改善了线粒体通透性、增强了药物在线粒体的富集，还显示出了更高 的诱导凋亡能力和抗癌效果。大分子纳米石墨烯运载平台对于有效的特异性的细 胞富集有着重要意义，在生物医学领域也具有广阔的应用前景。分支型聚乙烯亚 胺(bPEI)是一种阳离子聚合物非病毒基因转染载体，极易发生质子化与 GO 反应连接，更加有利于多种蛋白质和药物之间的结合。早期已有报道 bPEI
GO 复合结构能够完成基因和化疗药物的连续递送，完成协同治疗，提升化疗疗效。此外，bPEI GO 通过静电结合的复合物质能够有效利用肿瘤细胞内酸性隔间的聚电解质发生电荷反向刺激，实现纳米材料从胞质到细胞核的转移。研究人员开发了一种用于蛋白质固定的生物相容性 GO 基底的简便方法，通过亲水性 bPEI 的修饰，以伴刀豆球蛋白 A(ConA)作为模型制备的功能化复合物，表现 出了对糖蛋白的高结合力，克服了 GO 的强烈的静电和疏水相互作用等缺点。目 前对于 GO bPEI 复合材料在生物医学方面的应用有大量报道，显示出该平台 作为蛋白质支架和化疗药物运输平台巨大的生物功能潜力。
二、用于生物检测
检测是产品质量安全把关的关键，检测设备的优劣决定检测结果的好坏。在日常现场检测中，电化学传感器通常是一次性使用的，因而传感器的材料成本决定检测成本。寻找低成本、高吞吐量和可扩展的传感器材料是降低检测成本的关键。
随着材料技术的发展，石墨烯等碳纳米材料因其独特材料特性，如高导电性、 比表面积大和生物相容性等，成为改善电化学传感器性能的潜力选择。然而基于化学气相沉积技术的传统石墨烯器件产量受限，对一次性电化学检测应用而言过于昂贵，此外喷墨打印等低成本替代品对电极几何形状没有足够的控制，无法实现良好的电化学传感器性能。
探索新工艺成为实现石墨烯电化学传感器普及应用的关键。近日，美国爱荷 华州立大学的研究人员通过高分辨(线宽~40μ m)气溶胶喷射印刷技术实现石 墨烯生物传感器的低成本制造。
在该项目中，石墨烯电极以气溶胶方式印刷在柔性聚合物上，通过将组胺抗体与石墨烯化学结合而转变为组胺传感器，抗体特异性结合组胺分子，组胺会阻 止电子转移并增加电阻，而电阻变化可由传感器测量和记录。该工艺制备的石墨 烯电化学传感器能检测的组胺范围为 6.25-200ppm，检测限低至 3.41 ppm。(检 测物为金枪鱼肉汤)
据悉，此类组胺传感器不仅适用于鱼类，它还可以检测沙门氏菌，癌症或禽流感等动物疾病。此外，通过切换与打印传感器相连的抗体，还可推广到各种传 感应用，如环境毒素检测、食源性病原体检测、可穿戴健康监测和健康诊断等。
三、用于生物成像
生物成像作为一种临床诊断技术，要求其核心部分荧光探针在缓冲液、细胞培养液或体液中有良好的溶解性、光稳定性和特异性。传统的生物荧光探针含有 重金属元素，在体内通过生物降解或光降解可释放出重金属离子从而产生毒性 ， 而氧化石墨烯具有大量含氧官能团，易于功能化修饰，其衍生物还具有负载荧光分子的能力，作为荧光探针具有稳定的光致发光、良好的水溶性和生物相容性，应用于以生物成像为基础的癌症诊断及定位领域前景广阔。
四、用于肿瘤治疗
在非药物治疗法中，利用各种光线来防治人类的各种疾病已经普遍地在临床中使用。光线疗法包括光动力疗法(PDT )和光热疗法( PTT )，可通过特定 的光辐射摧毁肿瘤细胞，克服化疗和放疗对正常细胞和器官产生的毒副作用。其 中，PDT 是利用光敏剂在光照射下产生的活性氧杀死肿瘤细胞;而 PTT 是利用 其经激光照射发生光热转化而产生的超高热致肿瘤细胞热损伤并凋亡。一方面， 石墨烯衍生物生物相容性好，且毒性较低，可以作为光敏剂的载体;另一方面， 石墨烯衍生物在近红外区存在光吸收性，具有光热效应，可以作为光线疗法的辅助。因此，石墨烯衍生物在光线疗法治疗肿瘤领域具有极高的应用价值。
