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行业解读丨石墨烯的毒性、安全性研究尚待加强


来源:中国粉体网   平安

[导读]  目前,石墨烯的生物安全性研究主要集中于石墨烯及其衍生物的细胞毒性、动物毒性以及抗菌性研究等方面。

中国粉体网讯  石墨烯及其衍生物在组织工程、药物载体、生物检测、生物成像等生物医学领域具有潜在的应用前景,但其毒性、生物安全性评价的研究目前还比较缺乏。粉体网小编整理了相关的研究成果供大家了解。目前,石墨烯的生物安全性研究主要集中于石墨烯及其衍生物的细胞毒性、动物毒性以及抗菌性研究等方面。

石墨烯的细胞毒性

石墨烯及其衍生物的细胞毒性是石墨烯生物安全性评估的重要指标之一。大量研究表明石墨烯纳米材料的细胞毒性与其自身的物理化学性质(大小、形状、表面官能团等)、作用的细胞种类、以及作用浓度等有着密不可分的关系。


目前,石墨烯和细胞相互作用的途径和机制尚不清楚。毒性机制方面,部分研究者认为GO的细胞毒性主要由氧化应激介导。也有少数研究认为氧化石墨烯对细胞的毒性可能是材料与细胞膜之间相互作用引起的。石墨烯的细胞毒性机制还有待于进一步的研究。

石墨烯的动物毒性


有研究发现,向昆明种小鼠静脉注射剂量为1mg/kg的单层石墨烯,14d后未出现明显的炎症反应。当增加注射剂量至10mg/kg时,小鼠肺部出现明显水肿、炎症反应、肉芽病变和组织纤维化。将实验动物分为低、中、高剂量组分别注射0.1mg、0.25mg、0.4mg NGO时,低、中剂量组未见不良反应,而在高剂量组动物肺脏发现了肉芽病变,并且出现剂量依赖的炎症反应。

石墨烯的植物毒性

有研究者发现石墨烯浸泡后种子的发芽率降低,表明石墨烯对植物种子的发芽率有一定的抑制作用。此外,石墨烯可导致甘蓝、西红柿、菠菜的细胞死亡和坏死性病变,而生菜没有表现毒性效应,这些事实表明,植物的潜在毒性作用可能在很大程度上依赖于石墨烯的剂量以及植物物种。

石墨烯的抗菌性

石墨烯与细胞或动物相互作用表现了良好的生物相容性,但石墨烯与微生物作用却表现出优异的抗菌性能。目前,石墨烯抗菌性研究主要分为两方面。一方面,人们利用石墨烯具备多环芳香烃的结构,化学修饰性突出,通过物理化学方法制备基于石墨烯的新型复合纳米抗菌材料。另一方面,科研工作者试图通过改变石墨烯的理化性质,深入研究石墨烯的抗菌性能和抗菌机制。

尽管石墨烯的抗菌性能被广泛关注并得到大量研究结果的支持,但GO作为一种具有潜在应用价值的抗菌剂依然受到质疑。有研究者发现GO不仅不能抗菌,而且可作为细菌黏附的骨架,促进其生长、增殖和形成细菌生物膜。迄今为止,对纳米抗菌材料的抗菌机制也尚未完全阐明。

小结:

石墨烯的生物安全性研究已经积累了一定的研究基础,但是由于石墨烯制备方法的多样性和生物系统的复杂性,石墨烯的生物安全性问题仍不能简单归纳得出结论,未来需要综合多方面的因素进行深入研究。

参考资料:

刘浩怀等.石墨烯及其衍生物的抗菌性研究进展

田甜等.石墨烯的生物安全性研究进展

邓学秋等.石墨烯在生物检测、药物载体及其安全性的研究进展

诸晓丹等.氧化石墨烯抗菌作用及其生物安全性的研究进展

王荧等.石墨烯制备及其应用安全

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