氧化石墨烯荧光淬灭

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石墨烯

石墨烯 Graphene
石墨烯简介

石墨烯(Graphene，G) 是 2004 年英国曼彻斯特大学物理和天文学系的 Geim和Novoselov等发现的一种新型二维平面碳纳米材料。石墨烯在电子、信息、能源、材料、催化、吸附和生物医药等领域具有潜在的应用前景。石墨烯具有大的比表面积（2630m2/g）、大的共轭体系、很强的疏水性、易于进行功能化修饰、很好的耐酸、耐碱、耐热性能和化学稳定性，亦可与有机分子产生强的 π-π 相互作用。石墨烯可由天然石墨制备，因此具有成本低廉!原料易得且容易实现规模化制备的优点，比 CNT 更具竞争优势，因此石墨烯及其复合材料有望成为样品前处理领域的新型、性能优良的吸附材料。

例3涉及的文献
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淡水鱼虾细菌病诊断与防控技术研究进展

淡水鱼虾细菌病诊断与防控技术研究进展蔺凌云;潘晓艺;袁雪梅;姚嘉赟;徐洋;尹文林;沈锦玉【摘要】In this article,the common bacterial diseases in freshwater fishes and shrimps were summarized and introduced,including bacterial septicemia,bacterial enteritis,bacterial gill-rot disease,streptococcal disease,delayed Edwards disease,intestine-likeenteropathies,nocardiosis,acute hepatopancreas necrosis and spiroplasmosis,etc. Meanwhile,the research progress of detection methods for bacterial diseases endangering freshwater aquaculture industry in and outside China were also summarized,which included detection methods based on physiological and biochemical characteristics of pathogens and on the molecular biology techniques(such as common PCR method,real-time quantitative PCR technology,loop-mediated isothermal amplification technology, 16S rRN detection method,nucleic acid probe hybridization method,and gene chip technology),as well as the detection methods based on immunology(such as immunoenzymatictechnology,immunofluorescence,colloidal gold immunochromatography and antibody chip technology). According to the above summary,it was indicated that more attention should be paid to technology research and development of surveillance,early warning,immunity, drug and ecology and comprehensive prevention and control. As a conclusion,the research in this article would provide references for the bacterial disease diagnosis in freshwater aquaculture industry,standardization of detection methods andcommercialization of testing products.%本文概述了淡水鱼虾常见的细菌性疾病,包括细菌性败血症、细菌性肠炎、细菌性烂鳃、链球菌病、迟缓爱德华氏菌病、鮰类肠败血症、诺卡氏菌病、急性肝胰腺坏死病和螺原体病等,并对近年来国内外主要淡水养殖细菌性病害检测方法的研究情况进行综述,包括基于病原菌生理生化特征的检测方法、基于分子生物学技术的检测方法(如常规定性PCR检测方法、实时定量PCR技术、环介导等温扩增技术、16S rRNA检测技术、核酸探针杂交法和基因芯片技术等),以及基于免疫学相关技术的检测方法(如免疫酶技术、免疫荧光技术、胶体金免疫层析技术和抗体芯片技术等),提示在防控方面应该注重监测预警、免疫、药物、生态和综合防控等技术.本文为淡水养殖细菌性病害的诊断、检测方法的标准化及推动相应检测产品的商品化提供了参考.【期刊名称】《中国动物检疫》【年(卷),期】2018(035)006【总页数】6页(P83-88)【关键词】细菌性疾病;鱼;虾;诊断技术;防控技术【作者】蔺凌云;潘晓艺;袁雪梅;姚嘉赟;徐洋;尹文林;沈锦玉【作者单位】浙江省淡水水产研究所,浙江省鱼类营养与健康重点实验室,浙江湖州313001;浙江省淡水水产研究所,浙江省鱼类营养与健康重点实验室,浙江湖州313001;浙江省淡水水产研究所,浙江省鱼类营养与健康重点实验室,浙江湖州313001;浙江省淡水水产研究所,浙江省鱼类营养与健康重点实验室,浙江湖州313001;浙江省淡水水产研究所,浙江省鱼类营养与健康重点实验室,浙江湖州313001;浙江省淡水水产研究所,浙江省鱼类营养与健康重点实验室,浙江湖州313001;浙江省淡水水产研究所,浙江省鱼类营养与健康重点实验室,浙江湖州313001【正文语种】中文【中图分类】S9431 淡水鱼虾主要细菌病1.1 淡水鱼主要细菌病1.1.1 细菌性败血病（暴发性出血病）该病是危害最大、流行地区最广、流行季节最长、造成损失最严重的一种淡水养殖鱼类急性传染病。

功能化石墨烯在生物医学研究中的应用

第20卷第5期2011年9月云南民族大学学报（自然科学版）Journal of Yunnan University of Nationalities （Natural Sciences Edition ）Vol．20No．5Sep．2011收稿日期：2011－05－06．基金项目：澳大利亚国家科学研究基金（DP1093949，LE0989567）．作者简介：杨文荣（1969－），男，博士，研究员，博士生导师，云南民族大学化学与生物技术学院91届毕业生，欧洲研究基金委员会专家评审委员，ARC /NHMRC 网络“荧光在生物技术与生命科学上的应用”委员会委员．主要研究方向：生物传感器．doi ：10．3969/j．issn．1672－8513．2011．05．003功能化石墨烯在生物医学研究中的应用杨文荣1，2（1．悉尼大学显微分析国家实验室，悉尼NSW 2006；2．迪肯大学生命与环境学院，吉朗Victoria 3217，澳大利亚）摘要：石墨烯以其独特的二维结构和优良的电学、光学、热学和机械性能，自2004年来倍受研究人员的高度关注，迅速成为材料、化学、物理和医学领域的热点研究课题．在简要介绍石墨烯基本情况的基础上，重点阐述了石墨烯在生物传感器、靶向给药中的应用．关键词：石墨烯；生物传感器；靶向给药中图分类号：TQ 127.1文献标志码：A文章编号：1672－8513（2011）05－0327－06Functional Grarhene ：A Novel Plateform for Biomedical ApplicationsYANG Wen-rong 1，2（1．Australian Centre for Microscopy ＆Microanalysis ，The University of Sydney ，NSW 2006，Australia ；2．School of Life and Environmental Sciences ，Deakin University ，Geelong ，Victoria 3217，Australia ）Abstract ：Atomically two dimensional thin sheets of carbon known as “graphene ”have captured the imagination of much of the scientific world since it was discovered in 2004．The graphene and its related materials have come to the forefront of research in biomedical research due to their unique electronic structures and properties ，bolstered by other intriguing properties．This paper summarizes some applications of graphene in the field of biosensors and the targeted drug delivery systems．Key words ：graphene ；biosensor ；targeted drug delivery 石墨烯为碳单质材料，其结构由一层密集的、包裹在蜂巢晶体点阵上的碳原子以sp 2杂化连接而成的单原子层组成，具有超大的比表面积，两面都可以通过共价、非共价作用与生物分子、高分子［1－2］及有机药物分子结合［3］，从而对外嫁接其它分子，并因此拥有超高的电荷负荷量．由于这些独特的性质，石墨烯在生物传感［4］及药物递送方面具有极高的研究开发价值［5］．本文重点介绍了近5年来石墨烯在这2个方面的应用情况．1石墨烯简介1.1石墨烯简史作为碳材料，金刚石和石墨这2种三维结构为人们所熟知．1985年，美国和英国的3位科学家Kroto 、Smalley 和Curl 率先发现了C 60［6］．C 60是由60个碳原子组成20个六边形和12个五边形构成的足球状碳单质，又称为富勒烯，属于零维结构碳材料（图1）．1991年，日本科学家Sumio Iijima 使用石墨电弧放电法来制备富勒烯，当他用高分辨透射电子显微镜观察产物时意外地发现了一种管状的碳单质———碳纳米管［7］．碳纳米管的出现再一次将碳材料的维度扩展到一维空间．当零维、一维和三维的碳材料被成功发现及合成后，人们开始关注二维晶体碳材料．关于准二维晶体———1个原子层厚度的晶体的存在性，科学界一直存在争论．早在1934年Peierls 等认为准二维晶体材料由于其本身的热力学不稳定性，在室温环境下，会迅速分解或拆解．但是人们对二维晶体材料的探索与研究一直没有放弃．2004年，英国曼彻斯特大学的物理学教授Geim 及Novoselov 博士领导下的研究小组用一种极为简单的胶带纸剥离方法观测到了单层石墨晶体即石墨烯，并研究了其独特的电学性质［8］，引起了科学界新一轮的先进“碳”材料的研究热潮，他们也因此荣获2010诺贝尔物理学奖．1.2石墨烯的制备方法目前，研究人员发现可以有多种方法制备石墨烯（图2），其主要方法有机械方法和化学方法2大类．、取向附生法和加热SiC 方法等；化学方法包括化学还原法与化学解离法等．微机械分离法是最普通分离法，直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来．2004年Novoselov 等用的胶带纸剥离就属于这种制备方法．该法制备的单层石墨烯可以在外界环境下稳定存在．取向附生法又称晶膜生长法或化学气相沉积（CVD ），是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯［9］．该法首先让碳原子在1000ħ高温下渗入钌，然后逐步冷却，冷却到850ħ后，之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面，镜片形状的单层碳原子布满了整个基质表面，最终长成完整的一层石墨烯．除了钌外，也可以用其它金属作为基底生长石墨烯［10－11］．加热SiC 法是通过加热单晶6H －SiC 脱除Si ，在单晶（0001）面上分解出石墨烯片层［12］．具体过程是：将经氧气或氢气刻蚀处理得到的样品在高真空下通过电子轰击加热除去氧化物．用俄歇电子能谱确定表面的氧化物完全被移除后，将样品加热使之温度升高至1400ħ左右后恒温一段时间，从而形成极薄的石墨层．采用该方法可以获得大面积的单层石墨烯，并且质量较高．然而由于单晶SiC 的价格昂贵，生长条件苛刻，并且生长出来的石墨烯难于转移，因此该方法制备的石墨烯主要用于以SiC 为衬底的石墨烯器件的研究．化学还原法是将氧化石墨与水以一定比例混合，用超声波振荡至溶液清晰无颗粒状物质，加入适量水合肼在100ħ回流一段时间，产生黑色颗粒状沉淀，过滤、烘干即得石墨烯．Ruoff 研究组利用化学分散法制得厚度为1nm 左右的石墨烯［13］．化学解离法是将氧化石墨通过热还原的方法制备石墨烯的方法，氧化石墨层间的含氧官能团在一定温度下发生反应，迅速放出气体，使得氧化石墨层被还原的同时解离开，得到石墨烯．这是一种非常有用的制备石墨烯的方法［14］．1.3石墨烯的表征石墨烯的形貌可以通过光学显微镜、原子力显微镜、高清晰扫描电镜、透射电镜及拉曼光谱进行表征［15］（图3）．在使用光学显微镜时，石墨烯只有当沉积在具有特定厚度氧化层的单晶硅片上时，才能被光学显微镜捕获．研究发现，由于石墨烯和衬底对光线产生干涉，不同层数的石墨烯会显示出特有的颜色和对比度．原子力显微镜（Atomic Force Micros-copy ，AFM ）通过检测样品表面和一个微型力敏感元件（探针）之间的作用力来研究物质的表面结构及性质，是观测石墨烯最有效工具之一，在观察石墨烯823云南民族大学学报（自然科学版）第20卷表面形貌、鉴定石墨烯层数和厚度的过程中发挥了重大作用．单层石墨烯原子层厚度约为0．34nm ，考虑表面吸附杂质，实际厚度约为0．5 1nm．在原子力显微镜下可测量石墨烯的厚度，由此可推算出石墨烯的层数．透射电子显微镜（Transmission ElectronMicroscopy ，TEM ）采用透过样品的电子束成像．扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy ，SEM ）采用电子束在样品表面扫描激发二次电子成像．通过TEM 和SEM 可直接观测石墨烯的表面和层片结构．例如，从SEM 图像可知石墨烯的二维平面是否光滑平整，是否存在褶皱．通过TEM 图像，可以直观判断出石墨烯的层数．另外，通过电子衍射图像可以准确判断石墨烯的六边形排列平面结构以及单层特性．拉曼光谱（Raman Spectroscopy ）在研究和表征石墨材料的历史上曾发挥了重要的作用．石墨晶体一旦被剥离为单碳层石墨烯，其电子结构发生明显的变化，通过拉曼光谱可以清楚观测到其在1580cm －1的G 峰和2700cm －1附近D 峰的差别．5层以下的石墨层可以用拉曼光谱进行判定，尤其是可以利用D 峰区分单层石墨烯片和多层石墨烯片．在过去40年内被广泛用于检测热解石墨、碳纤维、玻璃碳、沥青基石墨泡沫、纳米石墨带、富勒烯、碳纳米管和石墨烯．目前，拉曼光谱主要作为一种无损检测手段，对石墨层数和缺陷进行鉴别．1.3石墨烯的特性石墨烯之所以能引起科学家们巨大的研究热情，首先是因为它具有超常的电学性质，如通常材料的电学性质，由具有有限的有效质量且遵从薛定锷（Schrodinger ）方程的非相对论电子描述，而对单层石墨烯的实验研究发现其中的电子输运由狄拉克方程来确定．还有，通常导体在没有巡游电子的时候，就会失去其导电性．然而研究发现即使在单层石墨薄片中，没有巡游电子，依旧存在一个最低导电率．同时，石墨烯具有的场效应特性、超高比表面特性、高强度特性（被认为强度超过金刚石）、储氢特性、催化特性、生物传感特性以及越来越多正在被揭示的特性和被预测的潜在应用吸引着全世界的科学家们［16］．在未来几年内，石墨烯将在特殊传感器、高性能复合材料、催化剂、高性能电池、显示器材料领域得到突破性的应用进展．石墨烯分解可以变成零维的富勒烯，卷曲可以形成一维的碳纳米管，叠加可以形成三维的石墨，这些功能都为石墨烯的深入应用提供了广阔领域．2石墨烯在生物传感器上的应用由于石墨烯每个原子都在表面上，对外界分子的光响应与电响应极其灵敏，同时，嵌入生物传感器界面的石墨烯可增大电极的有效表面积，为石墨烯生物传感器的研发提供了非常有利的基础．2.1单分子检测器纳米尺寸的功能颗粒能够在单位面积上固定大量的生物分子，形成高效的生物传感器或生物质催化剂．这些材料具有最佳的传感器性能，而且成本低廉．与目前电子器件中使用的硅及金属材料不同，石墨烯减小到纳米尺度甚至单个苯环时同样保持很好的稳定性和电学性能，使其应用于探索单电子器件成为可能．Schedin 等人首先将石墨烯制作成为单分子检测器来检测NO 2［17］．923第5期杨文荣：功能化石墨烯在生物医学研究中的应用2.2基于荧光淬灭作用的生物传感器氧化石墨烯具诱导淬灭荧光的性质，这种性质是由于其不均一的化学结构及电子性质．发挥荧光淬灭作用的是氧化石墨烯中sp 2杂化的晶域，因此还原后的氧化石墨烯的淬灭效果可以大幅度提高．研究表明，这种荧光淬灭效应源于氧化石墨烯与荧光物质间的荧光共振能量转移，与氧化石墨烯结合后的荧光物质将丧失荧光效应，利用此性质可以研发出一系列分子生物传感器．陈国南研究组通过标记荧光染料的单链DNA 吸附于氧化石墨烯上制备出一种复合物用于目标单链DNA 的检测［18］（图5）．氧化石墨烯对荧光标记的ss －DNA 具有荧光淬灭作用．目标ss －DNA 通过碱基互补配对原则与荧光标记的单链DNA 特异结合形成双螺旋，改变分子在氧化石墨烯片上的构象，从而使得荧光恢复，实现了对单链DNA 的高灵敏的选择性检测．该方法利用碱基互补配对原则检测目标ssDNA ，具有高度的选择性，拥有潜在的实用价值．Cyclin A2是细胞周期蛋白（Cyclin ）家族的一员，它对于细胞复制及翻译的启动和细胞周期调节起着关键的作用，另外，Cyclin A2在很多类型的癌症中都能表达，它已成为早期癌症的预警指标和抗癌靶点．因此，发展一种可以简便、灵敏及高选择性检测Cyclin A2的方法对于早期癌症的诊断预测及治疗具有重要意义．但是，由于大多数的肽与蛋白结合而不能产生一个容易测量的输出信号，这严重阻碍了肽作为检测探针对蛋白的均相检测．现在，大多数均相检测蛋白的方法都是基于蛋白－抗体之间的相互作用，严重限制了这种方法的推广使用．曲晓刚课题组使用荧光标记的p21（WAF －1）衍生的Cyc-lin A2结合序列，并借助于氧化石墨烯或者单壁碳纳米管超强的荧光淬灭能力，发展了一种简便的、高灵敏和选择性的信号增强的荧光方法来检测早期癌症的预警指标Cyclin A2［20］．他们通过实验发现，对于Cyclin A2的检测，氧化石墨烯（GO ）比单壁碳纳米管（SWNTs ）更具优越性．用GO 得到的直接检测限为0.5nm ，比用SWNTs 优异10倍；由于其是基于，所以可以用多孔板进行高通量的筛选．这种方法也可通过改变相应的肽探针扩展到其它的非酶蛋白的检测．通过使用不同染料标记的多个寡聚肽识别探针，可实现蛋白的多元检测．2.3其他功能性传感器哈佛大学和美国麻省理工学院的研究人员研究发现石墨烯———仅1个原子厚度的非晶体碳复合薄膜有可能制成人工膜用于DNA 测序［19－20］．研究人员在石墨烯上钻出纳米孔，通过检测孔隙的离子交换证实长DNA 分子能像线穿过针眼一样地通过石墨烯纳米孔．石墨烯上的纳米孔是一个小到足以分辨2个近邻核苷碱基对的纳米孔，当DNA 链通过纳米孔时，就可对核苷碱基对进行鉴定．目前利用纳米孔进行测序仍存在一些困难，包括控制DNA 穿过纳米孔的速度，如果这些技术难题被攻克，纳米孔测序将成为非常廉价和快速的DNA 测序方法，并有可能推动个体化的卫生保健于预防．董绍俊课题组利用化学法，通过血红素与石墨烯之间π－π相互作用合成了血红素功能化的石墨烯纳米杂化材料（H －GNs ）［21］．这种新的纳米材料在水溶液中具有很好的稳定性，并且具有血红素和石墨烯的优良特质．石墨烯表面上附着的血红素使得H －GNs 具有过氧化氢酶的性质，能够催化过氧化氢氧化过氧化氢酶底物的反应；H －GNs 在水溶液中的分散符合2D 的Schulze －Hardy 规则，当电解质的浓度超过临界聚沉浓度后，H －GNs 溶液就会由于电荷屏蔽效应发生聚集；单链DNA （ss －DNA ）和双链DNA （ds －DNA ）与H －GNs 之间的亲和力不同，可以在最佳盐浓度下利用H －GNs 的不同聚集状态区分ss －DNA 和ds －DNA．033云南民族大学学报（自然科学版）第20卷3药物的靶向递送石墨烯为单原子层结构，具有超大的比表面积，其两面都可以于对外嫁接其它分子，例如它可以通过共价、非共价作用与高分子及药物结合，因此拥有超高的药物负荷量．它可通过较强的物理吸附作用与芳香环类药物非共价结合，递送一些难溶性药物［3］（图6），尤其是一些抗癌药，这对于大部分非水溶性药物的体内递送具有重要的意义．另外，氧化石墨烯为亲水性物质，具有较好的生物相容性．有关研究发现，在细胞水平氧化石墨烯是一种相当安全的材料，没有明显的细胞毒作用，因此氧化石墨烯作为药物靶向输送的载体最近受到科研人员的高度重视．戴宏杰课题组首先研发了星状聚乙二醇（Poly-ethylene glycol，PEG）功能化的纳米级氧化石墨烯（NGO－PEG）［5］，增强了氧化石墨烯在盐溶液和胞浆中的溶解性和稳定性．研究表明，只有当细胞在极高浓度的NGO－PEG溶液中时，其生存能力才会出现轻度下降．在此复合物的基础上，他们引入了B 细胞单克隆抗体（Rituxan）生成NGO－PEG－Ritux-an，增强了靶向性，使其能特定作用于CD20+的癌细胞．NGO－PEG－Rituxan溶液中通过π－π堆积作用将阿霉素负载到NGO上，生成NGO－PEG－Rituxan/DOX复合物．肿瘤细胞外的组织为酸性，NGO－PEG－Rituxan/DOX在此酸性微环境中可缓慢释放出阿霉素，从而发挥抗癌作用．该方法利用了抗原抗体特异结合的原理，加强了阿霉素递送的靶向作用，提高了药物作用部位的选择性，具有非常重要的临床应用价值．张智军研究组首先报道了将氧化石墨烯用于多种抗癌药的混合转运［22］，从而增加了其抗癌活性，降低了癌细胞耐药性的产生．他们将功能化氧化石墨烯通过π－π堆积和疏水作用，依次与喜树碱（Camptothecin，CPT，DNA拓扑异构酶Ι抑制剂）、阿霉素（DOX，DNA拓扑异构酶ΙΙ抑制剂）相互结合，生成复合物．在肿瘤组织细胞外酸性微环境中，DOX和CPT转变为亲水性，溶于组织液中．复合物可通过受体介导的细胞内吞作用，将抗癌药转运至细胞内，从而发挥毒性作用．抗癌药的联合运用降低了癌细胞耐药性的产生，增强了药物的抗癌活性，提高了临床疗效，与单个药物的靶向转运相比，具有明显的优势．最近同一课题组研究了氧化石墨烯用于siRNA与化学药物贯序输运及其协同抗癌作用［24］．（PEI）与氧化石墨烯（GO）共价交联，制备出带正电的PEI－GO复合物，其可以通过静电作用将siRNA装载到PEI－GO 上．研究表明，PEI－GO纳米载体输运对Bcl－2靶标的siRNA进入HeLa细胞后，产生的基因沉默效果明显高于PEI25K，但细胞毒性却低于后者．在此基础上，他们进一步研究了该体系用于siRNA和抗肿瘤药物阿霉素的贯序输运．结果发现，贯序输运对Bcl－2靶标的siRNA与阿霉素对肿瘤细胞的杀伤作用是对照组（scrambled－siRNA和阿霉素）的2．6倍，表现出明显的协同抗癌效应．4结语与展望石墨烯及其衍生物由于其独特二维结构、优良的物理化学性能、制备方法多样化，成本低廉，适于规模化制备等特点，自2004年它被发现以来，在短短几年的时间内相关研究就取得了很大的进展．目前，石墨烯优缺点并存，如何大规模制备结构完整、尺寸和层数可控的高质量石墨烯依然是值得继续研究和探讨的课题．新的化学修饰方法、共价键合与非共价键合到石墨烯表面上的有机高分子及生物分子可控［24］石墨烯及其衍生物的作为独特的软物质的研究及开发还需要进一步深入研究．掺杂的石墨烯的制备和分子水平功能修饰，基于功能化的石墨烯在生物传感，新型核酸/药物输运体系以及在肿瘤等重大疾病诊断与治疗中更具有潜在的应用前景［25］．总之，石墨烯其功能材料在生物医学的探索方兴未艾，是非常有实用价值的先进碳材料．参考文献：［1］LIU J Q，TAO L，YANG W R，et al．Synthesis，characteriza-tion，and multilayer assembly of pH sensitive graphene－pol-ymer nanocomposites［J］．Langmuir，2010，26（12）：10068－10075．［2］LIU J Q，YANG W R，TAO L，et al．Thermosensitive graphene nanocomposites formed using pyrene－terminalpolymers made by RAFT polymerization［J］．J Polym SciPol Chem，2010，48（2）：425－433．［3］LIU Z，ROBINSON J T，SUN X M，et al．PEGylated nanographene oxide for delivery of water－insoluble cancerdrugs［J］．J 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氧化石墨烯的结构及应用

氧化石墨烯的结构及应用2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈•海姆（Andre Geim)和康斯坦丁•诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov)成功地从石墨中分离出一层碳原子构成的石墨烯,两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

自此，石墨烯由于其突出的导热性、室温高速载流子迁移率、透光性和力学性能等,同时具有完美的量子隧道效应、半整数的量子霍尔效应、从不消失的电导率等一系列性质,受到了世界各界的广泛关注,也成为科研领域的新兴宠儿。

氧化石墨烯是石墨粉末经化学氧化后的产物,它是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。

氧化石墨烯复合材料包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料更是具有广泛的应用前景,因为成为研究的又一重点。

一、氧化石墨烯的分子结构石墨被强氧化剂氧化，氧原子进入到石墨层间，结合л电子,使层面内的二键断裂,并以C=O,C—OH, —COOH等官能团与密实的碳网面中的碳原子结合，形成共价键型石墨层间化合物。

氧化石墨烯的理想结构组成为C400H，也有文献报道其组成为C X+（OH）Y-(H20）2，其中C、H、O等各元素的含量随氧化程度不同而发生改变,一般范围为C7O4H2-C24O13H9，目前，普遍认为氧化石墨是一个准二维固体物质.氧化石墨烯由尺寸不定的未被氧化的芳香“岛”组成,而这些“岛”则被含有醇羟基、环氧基团和双键的六元脂环所分开，芳香环、双键和环氧基团使得碳原子点阵格式近乎处于同一平面，仅有连接到羟基基团的碳原子有较轻微的四面体构型畸变，导致了一些层面的卷翘。

官能团处于碳原子点阵格子的上下，形成了不同密度的氧原子分布。

干燥的氧化石墨在空气中稳定性较差，很容易吸潮而变成水合氧化石墨，层间距也会随其含水量的高低而有所不同。

随含水量的增加,层间距从0。

6nm增加到1.1nm,从而导致X射线(100）衍射峰的位置的变化。

氧化石墨烯oer反应

氧化石墨烯oer反应
氧化石墨烯(Oxidized Graphene, OG)是一种具有氧化官能团的石墨烯材料。

它通常由石墨烯经过氧化处理得到，氧化处理会在石墨烯的结构中引入氧官能团，如羟基、羧基等。

氧化石墨烯具有较好的可溶性和分散性，使其在各种化学反应中具有较好的应用潜力。

OER反应是指氧还原反应(Oxygen Evolution Reaction)的缩写，是一种重要的电化学反应，可用于水分解、金属空气电池等能源转化和储存技术中。

在OER反应中，氧化石墨烯可以作为电催化剂，促进氧气的释放和电子的转移。

氧化石墨烯作为OER反应的催化剂具有以下优点：
1. 氧化石墨烯具有较大的比表面积和高导电性，能够提供更多的反应活性位点和更好的电子传导性能。

2. 氧化石墨烯的氧官能团可以提供氧原子，促进氧气的析出反应。

3. 氧化石墨烯具有较好的化学稳定性和耐腐蚀性，能够在较长时间内保持催化活性。

然而，氧化石墨烯作为OER催化剂也存在一些挑战：
1. 氧化石墨烯的氧官能团容易被还原，降低了其长期稳定性。

2. 氧化石墨烯的催化活性较低，需要进一步改进其催化性能。

因此，目前研究人员正在努力开发新的合成方法和改进氧化石墨烯的结构，以提高其在OER反应中的催化性能，并应用于能源转化和
储存等领域。

氧化石墨烯的应用

料
1.分析检测领域的应用
中国科学院上海应用物理研究所发现将氧化石墨烯应用于 PCR技术中，可显著提高PCR的特异性、灵敏度和扩增产量，并可消除扩增中形成的引物二聚体，且优化区间广，可广泛适用于各种浓度和复杂程度的DNA模板。与其他已应用于PCR技术中的碳纳米材料相比，氧化石墨烯对PCR的优化具有更加优异的综合效果。
氧化石墨烯的应用
氧化石墨烯是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。氧化石墨烯复合材料包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料更是具有广泛的应用领域，因此氧化石墨烯的表面改
性成为另一个研究重点
分析检测领域
改性聚合物材
生物医药方面
光电相关
4.光电相关应用
石墨稀高的比表面积、优异的导电性、光透过性等突出的性质,使人们相信,其在电学相关领域可以发挥很好的应用价值。基于石墨稀的场效应晶体管(FET) 尺寸较大的石墨稀
(~10^1110由于其零能隙的特点,其在300 K的开关比仅30上下,并不适用于场效应晶体管为解决这一问题,后续发展了若干制备尺寸较窄、边缘平整的石墨烯纳米带(Graphene nanoribbons,GNRs)的方法来得到有能隙的石墨稀产物,以提高其幵关比。
2.改性聚合物材料
除了电学性能优异外, 石墨烯的拉伸模量( 1. 01 TPa)和极限强度( 116 G Pa)与单壁碳纳米管( SW CNT ) 相当, 其质量轻, 导热性好( ~ 3000W / (m●K ) ) 且比表面积大( 2600m2 /g )。与昂贵的富勒烯和碳纳米管相比, 氧化石墨烯价格低廉, 原料易得, 有望成为聚合物纳米复合材料的优质填料。近年来, Ruof f等用化学方法相继研制出石墨烯/聚合物导电纳米复合材料和无支撑的氧化石墨烯纸 , 掀起了氧化石墨烯应用研究的热潮。目前氧化石墨烯/聚合物复合材料应用领域涵盖了能源行业的燃料电池用储氢材料, 合成化学工业的微孔催化剂载体, 导电塑料, 导电涂料以及建筑行业的防火阻燃材料等方面。

核酸适配体在病原微生物检测中的应用研究进展

核酸适配体在病原微生物检测中的应用研究进展王佳齐1，吴倩倩2，郑晓雪1，李倩11潍坊医学院医学检验学院，山东潍坊261053；2潍坊医学院附属医院摘要：核酸适配体是一段单链寡核苷酸分子，主要通过指数富集配体系统进化技术获得。

核酸适配体可以通过其独特的三维结构高选择性地与目标靶点结合，具有与抗原-抗体反应相类似的高亲和性、高特异性。

核酸适配体由于具有分子量小、无免疫原性、合成成本低、可通过化学修饰获得高稳定性等区别于蛋白质抗体的优点，成为病原微生物检测的研究开发热点。

核酸适配体可用于疟原虫、隐孢子虫、溶组织阿米巴寄生虫等寄生虫的诊断和靶向控制，核酸适配体用于大肠杆菌、肠沙门氏菌、霍乱弧菌等细菌的检测具有高特异性，核酸适配体应用于HIV、丙型肝炎病毒、H1N1病毒等病毒检测具有更好的病毒变异适应性，核酸适配体还具备应用于白假丝酵母菌、黄曲霉菌等真菌临床检测和治疗的潜力。

关键词：核酸适配体；病原微生物；寄生虫检测；细菌检测；病毒检测；真菌检测；指数富集配体系统进化技术doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2021.09.028中图分类号：R446.5文献标志码：A文章编号：1002-266X（2021）09-0106-04核酸适配体是一种分子量较小的生物分子，通常为20～100bp的寡核苷酸分子，能够依靠自身的三维结构与相应的同源配体相结合［1］。

ELLING⁃TON和SZOSTAK首次提出了适配体的概念［2］。

同年，TUERK和GOLD也建立了指数富集配体系统进化（SELEX）技术，用来筛选核酸结合蛋白的高亲和力和高特异性适配体，进而开展快速简便的结合位点研究［3］。

核酸适配体可以通过其独特的三维结构高选择性地与目标靶点结合，具有与抗原-抗体反应相类似的高亲和性、高特异性。

同时，核酸适配体还具有分子量小、无免疫原性、合成成本低、可通过化学修饰获得高稳定性等区别于蛋白质抗体的优点，成为目前病原微生物检测的研究开发热点。

纳米氧化石墨烯在肿瘤显像和治疗领域的研究进展

纳米氧化石墨烯在肿瘤显像和治疗领域的研究进展尤培红;王明伟;杨仕平【摘要】纳米氧化石墨烯,即石墨烯的氧化衍生物,作为一种新型二维的碳纳米材料,具有超大的比表面积和优异的光热效果等性质,已成为纳米医学领域中备受关注的研究热点.它含有大量的活性化学基团,比如羧基、羰基、羟基和环氧基等,既容易对其进行生物化学功能化,又使其具有很好的生物相容性,因此在生物医学领域中表现出很强的应用潜能.首先简要概述了纳米氧化石墨烯的制备与功能化方法,然后重点介绍它在生物医学领域的应用研究,包括其体内外毒性测试和肿瘤显像与治疗方面的研究进展.【期刊名称】《上海师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(044)002【总页数】12页(P217-228)【关键词】纳米氧化石墨烯;功能化;肿瘤;显像;治疗【作者】尤培红;王明伟;杨仕平【作者单位】复旦大学附属肿瘤医院核医学科,上海200032;上海师范大学生命与环境科学学院,上海200234;复旦大学附属肿瘤医院核医学科,上海200032;上海师范大学生命与环境科学学院,上海200234【正文语种】中文【中图分类】O613.71由于其特有的物理与化学性质,各种各样的纳米材料经过显像信号标记和药物负载之后被广泛地用于癌症诊断和治疗[1-2].相比于传统的造影剂和治疗药物,多功能纳米材料可以在诊断疾病的同时达到治疗的目的,即具备诊治一体化的能力,为今后提供了一种新的可能的癌症诊疗模式[3-4].石墨烯 (Graphene),目前已知最薄的新型二维碳纳米材料,是由单层碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型、蜂巢状平面薄膜,具有超大的比表面积[5],在生物医学方面的应用引起了越来越多的关注.比较而言,纳米氧化石墨烯 (Nano Graphene Oxide,NGO),即石墨烯的氧化物形式,含有大量的含氧活性基团,如羟基、环氧基、羰基和羧基等,前两种基团主要位于其基面,而后两种则分布于其边缘,因此NGO具有很好的分散性和生物相容性[6-7].到目前为止,生物化学功能化的纳米石墨烯和NGO在生物医学方面的应用表现出很大的潜力,应用范围已经涉及到生物传感器、肿瘤显像和治疗(药物输送和基因转染) 等.例如,许多课题组研究了石墨烯材料的体内外毒性,发现未经功能化的石墨烯具有毒性,然而,NGO则在体外的细胞实验和小动物体内实验中都没有明显的毒副作用[8].功能化NGO和以石墨烯为载体的纳米复合物具有光学和磁学性质,可用于肿瘤的荧光、超声和磁共振成像[9].利用功能化NGO的近红外吸收特性,可对肿瘤进行有效的在体光热治疗[10].此外,由于其特有的电学、力学、光学、热学等性质,石墨烯及其衍生物已经被广泛应用于量子物理、透明导体、纳米复合材料和催化研究等[11-15].本文作者主要综述了纳米NGO在生物医学领域的研究进展和应用.石墨烯是一类疏水性的物质,而其衍生物NGO含有大量的含氧基团,是一种亲水性的物质,可以高度分散在水溶液中.NGO通常是由石墨经化学氧化和超声制备获得,目前最常用的方法是Hummers法[16].采用改性的Hummers法制备氧化石墨,两步法可以提高氧化程度.GO的制备路线如示意图1所示,首先在浓硫酸存在下通过P2O5与K2S2O8制备预氧化石墨,干燥处理后再用KMnO4进一步氧化,制备氧化石墨,最后通过反复超声、离心处理得到氧化石墨烯.纳米材料的表面化学性质是提高其生物相容性的关键所在.虽然NGO具有很好的水溶性,但是电荷屏蔽效应等因素的存在而导致其在生理缓冲盐溶液中发生聚沉现象.基于不同的应用目的,通过不同的表面生物化学修饰,可以实现NGO的功能化,从而开展生物医药领域的相关应用研究[17].如前所述,NGO表面含有多种含氧活性基团,比如羧基等,它们正好为共价方法修饰NGO提供了简便易行的化学反应位点.聚乙二醇(PEG)是一种亲水性很好的聚合物,被广泛应用于功能化修饰不同的纳米材料来提高其生物相容性,改善其体内的药物代谢动力和肿瘤靶向性.2008年,Dai课题组用六臂氨基PEG的末端氨基和NGO 的羧基共价结合,制备了PEG修饰的NGO(图2),它在生理溶液中体现了良好的稳定性和分散性[18].除了PEG之外,还有其他的亲水性分子可用于共价修饰NGO.Liu课题组用氨基修饰的右旋糖酐(DEX)与NGO共价结合,大大提高了NGO在生理溶液中的溶解性和稳定性[8].除了NGO的羧基可以发生化学反应外,其上面的环氧基也可与其他聚合物结合.例如,Niu课题组报道了氨基化的聚赖氨酸(PLL)功能化的NGO便是利用了此类反应[19].2.2.1 基于π-π相互作用的非共价修饰纳米氧化石墨烯NGO表面具有很强的π电子效应,因此可以和含芳香环的化学药物分子以π-π相互作用形式而结合.Liu等用单链DNA和石墨烯间的π-π键合力证实,向化学还原的NGO体系中引入了DNA链,使其具有良好的水溶性[20].2.2.2 基于静电作用的非共价修饰纳米氧化石墨烯Liu等利用带有正电荷的、被广泛用于基因转染的聚合物聚乙烯亚胺(PEI)研制了非共价修饰NGO体系,所得材料比未经修饰的NGO的生理稳定性好,同时也比单一的PEI毒性有所减小,并提高了基因转染率[21].Misra等利用带有正电荷的叶酸结合聚氨基葡糖,包裹阿霉素(DOX),加载到NGO 上,所得材料具有pH敏感性药物释放的特点[22].2.2.3 基于疏水作用的非共价修饰纳米氧化石墨烯通过牛血清蛋白中的非极性氨基酸的疏水作用能非共价修饰NGO.Huang等发现NGO在牛胎血清蛋白中经超声处理,得到蛋白质修饰的NGO,该复合物具有极低的细胞毒性[23].许多无机纳米粒子,包括Au,Ag,Pd,Pt,Cu,TiO2,ZnO,MnO2和Fe3O4等在内的金属和金属氧化物,都已被用于石墨烯及其衍生物的杂化修饰,并且此类纳米复合物可用于不同的领域[24-26].例如,四氧化三铁纳米粒子杂化修饰的NGO与(GO-IONP)具有很好的光学活性和磁性,引起了生物医学领域的广泛关注.2008年,Chen等研制出了GO-IONP,用于控制药物的传递和释放[27].Zhang等报道GO-IONP可作为细胞标记和磁共振的造影剂[28].Liu等研制出的GO-IONP体系,同时被氨基化PEG进行共价修饰和两亲性分子C18PMH-PEG进行非共价修饰,该材料可用于体内多种成像导航的光热治疗以及药物靶向传递[29].3.1.1 纳米氧化石墨烯的体外毒性生物安全性一直都是纳米材料的一个重要研究方面.如前所述,纳米石墨烯及其衍生物在生物医学领域的应用引起研究者的极大兴趣,其体内外毒性研究也备受关注.NGO对蛋白质有极强的吸附能力,它被浓度为10%的胎牛血清包覆后,细胞毒性大大降低[30].Chang等研究了NGO对人肺癌A549细胞的形态、活力、死亡率和细胞膜完整性的影响,以考察其毒性[31].结果显示,NGO没有进入癌细胞,没有明显的毒性作用,然而,在高浓度下,NGO也可轻微损伤细胞活性.因此,NGO的细胞毒性和材料的剂量与尺寸有关,在应用于生物体系中时要充分考虑.3.1.2 纳米氧化石墨烯的体内毒性纳米材料的体内生物分布和器官毒性是研究其生物安全性的直接而有效的实验手段.为了了解NGO的体内分布与毒性情况,Huang课题组将188Re标记的NGO通过小鼠尾静脉注射后发现,该材料在小鼠肺内有大量聚集[32].Dash课题组发现将未经修饰的NGO通过小鼠尾静脉注射后,对血小板有很高的促凝性和凝聚性[33].上述结果表明,未经修饰的NGO通过尾静脉注射后在小鼠肺部有明显聚集并可能引起肺部炎性.Liu课题组研究了PEG修饰纳米氧化石墨烯(NGO-PEG)的长时间的体内分布与毒性测试[34].其实验方法是用125I标记NGO-PEG修饰的(图3a),再将其通过尾静脉注射入小鼠体内.结果显示,125I-NGO-PEG主要在小鼠的网状内皮系统内聚集,包括肝脏和脾脏(图3b).不同于未经修饰的NGO,肺对NGO-PEG的吸收极低,表明纳米材料表面修饰的重要性.肝脏和脾脏在整个实验过程中对125I-NGO-PEG的吸收随时间而逐渐减少,表明NGO-PEG能够从小鼠体内排出.为了验证NGO-PEG的器官毒性,他们进一步解剖实验鼠,获取肝脏等主要器官,并行H&E染色.实验初始阶段,肝脏上面有大量的黑点,这是由于肝脏对NGO的吸收所致,但是在20 d后黑点基本消除(图3c~e),表明125I-NGO-PEG能够从小鼠体内排出.为进一步说明NGO-PEG无明显的毒副作用,他们对比了空白组与实验组小鼠的各个器官,并未发现有明显区别(图3f).因此,NGO-PEG具有超小的尺寸和极好的生物相容性,并且以20 mg·kg-1的尾静脉注射后,没有引起明显的毒性.3.2.1 纳米氧化石墨烯的光学成像纳米石墨烯及其衍生物本身具有特定的物理光学性质,或者经过荧光染料分子标记之后,可用于体外细胞与活体光学成像.Dai课题组首次利用NGO-PEG近红外发光性质用于细胞成像[35],并发现NGO与NGO-PEG都有一个从可见光到红外区域的广谱荧光范围.然后,他们将一种CD20抗体利妥昔单抗(Rituximab)与NGO-PEG共价结合用于细胞成像,结果发现B细胞淋巴瘤具有强荧光,而T淋巴母细胞的荧光强度很弱(图4a和b).尽管NGO-PEG的量子产率极低,但是也能将其固有荧光用于细胞成像[36].NGO的自发荧光容易受到生物组织的干扰,将会限制其动物活体成像.后来,Liu课题组利用近红外染料Cy7标记NGO-PEG,将其注射到不同肿瘤模型的小鼠体内进行荧光成像.他们的实验发现,肿瘤组织内有很强的荧光信号(图4c,d),表明NGO-PEG 具有一定的肿瘤被动靶向作用.3.2.2 纳米氧化石墨烯的核素成像光学成像往往会面临荧光淬灭与组织穿透深度限制的问题,然而,核素成像,包括正电子发射断层显像(PET)和单光子发射断层显像(SPECT)能够克服上述问题,而且是目前灵敏度最高和易于定量的成像模式.Liu课题组利用核素64Cu标记抗体TRC105共轭结合的NGO-PEG,并行4T1肿瘤模型的PET成像,发现其能够有效靶向肿瘤组织[37](图5).这是首次以纳米石墨烯为载体的纳米材料应用于肿瘤靶向的核素成像. 类似地,2012年Katherine课题组研究了基于NGO的放射免疫复合物在HER2阳性模型鼠的体内肿瘤靶向与SPECT成像[38].他们利用111In标记抗体Tz(Trastuzumab,曲妥珠单抗)修饰的NGO,进行肿瘤模型鼠SPECT成像,并与非HER2受体特异性的IgG蛋白修饰的111In-NGO-IgG和Tz抗体本身111In-Tz 进行比较.结果表明,肿瘤组织高度吸收111In-NGO-Tz,SPECT图像清晰可见肿瘤部位,比111In-NGO-IgG和 111In-Tz具有更好的肿瘤成像特性(图6).3.2.3 纳米氧化石墨烯的光声成像光声成像是新近发展起来的一种成像模式,NGO在光声成像方面也表现出一定的应用潜力.Cai课题组研发了一套光声/超声双模式的成像系统,发现还原NGO的光声成像信号和其浓度呈线性相关[39].在随后的肿瘤模型鼠活体成像实验中,他们将BSA修饰的还原NGO通过尾静脉注射到MCF-7荷瘤鼠体内(图7a),运用上述光声/超声双模式成像系统,首先通过超声成像确认肿瘤位置(图7b),再利用光声成像比较注射还原NGO前后肿瘤组织内光声信号的变化.结果显示,给药之前肿瘤区域的光声信号极其微弱(图7c),但是给药2 h后光声信号明显增强(图7d),扣除背景信号之后,肿瘤部位的光声信号反映了其中的高浓度还原NGO的存在(图7e).再进一步地定量分析发现,光声信号几乎在注射后0.5 h已经达到峰值,并且高峰值持续到实验观察的终点时间注射后4.0 h.由此说明,BSA功能化的还原NGO具有高效的肿瘤被动靶向能力,并能够长时间保留在肿瘤组织中.化疗和放疗是抗肿瘤治疗最主要的两种方式,然而,化疗和放疗往往会引起正常细胞组织和器官的副作用,因此新型抗癌疗法一直是肿瘤学领域的研究焦点之一.光学疗法是一种新的抗癌方式,主要包括光热治疗(PTT)和光动力治疗(PDT),都是通过特定的光照射来消除肿瘤.随着纳米技术的发展,利用纳米载体能够将光学治剂靶向地输送到肿瘤组织,将对正常器官的损伤降低到最低程度.由于上述优势,最近以纳米石墨烯为基础的光学疗法吸引了越来越大的研究兴趣.光热疗法是采用光吸收剂吸收特定波长的照射激光,从而产生局部高温而杀死癌细胞.近几年,各种各样的纳米材料被用于癌症的光热治疗研究,包括金纳米粒子、碳纳米材料、钯纳米薄片、硫化铜纳米粒子以及各种有机纳米胶束[40-43].NGO和还原NGO在近红外区域有较强吸收,在癌症的光热治疗方面具有很大的应用潜力. 2010年,Liu课题组将还原NGO-PEG通过尾静脉注射至小鼠体内,利用低功率近红外激光(2 W·cm-2)照射小鼠肿瘤部位,发现肿瘤明显消退,小鼠的生存时间明显延长(图8).NGO比金纳米粒子和碳纳米管等与其他具有近红外光热能力的纳米材料相比,具有体积小、光热效率高、而且成本低等优势.NGO作为一种高效的纳米载体,可以荷载光敏剂,用于癌症的光动力治疗.Dong等利用甲氧基聚乙二醇(mPEG)修饰的NGO负载光敏剂酞菁锌,负载率可达到14%,被MCF-7细胞内化后,氙灯照射下表现出明显的光动力学杀伤毒性[44].NGO具有良好的光热性质和高效的分子负载能力,在光动力治疗方面显示出巨大应用潜力. 纳米石墨烯作为药物载体用于癌症的联合治疗研究也取得一些进展.Zhang课题组利用NGO-PEG负载化疗药物阿霉素(DOX),结合NGO在近红外区的光热效应,尝试了化疗和热疗的联合抗癌作用[45].Yang等首先利用NGO荷载化疗药物表阿霉素EPI,再耦联上靶向EGFR受体的抗体C225,发展了具有共价三重联合治疗作用的纳米复合药物体系PEG-NGO-C225/EPI[46].该体系的三重联合治疗作用分别是基于C225抗体的肿瘤生长信号抑制、基于EPI损伤DNA的化学治疗和基于NGO 光热效应的热疗(图9).结果表明,以U87MG神经胶质瘤为模型,PEG-NGO-C225/EPI体系明显抑制肿瘤生长,表现出潜在的联合治疗肿瘤的能力.到目前为止,纳米氧化石墨烯在生物医学领域的相关研究已经取得了一定的进展,然而,目前还处于初步阶段,在实际应用中仍然面临很多的困难和挑战.例如,NGO的共价修饰往往需要多步化学反应,在制备过程中引入的各种化学试剂,在一定程度上可能会影响生物分子的活性.非共价修饰可以避免这一不足,但是它只能局限于特定结构的化学或生物分子.NGO的制备与修饰仍有需要改进的空间,值得进一步的优化研究.纳米氧化石墨烯的特殊平面结构和光学性质,使其在肿瘤显像和治疗方面具有很大的应用前景.一方面,从肿瘤成像的应用角度,荧光染料分子和放射性核素标记的NGO可用于光学成像和核素成像,NGO的固有光声特性还能实现光声成像.由此可见,NGO体系是合适的多模式显像的纳米载体,比如与无机纳米粒子杂合后的NGO 复合体系.由于核素成像的优势,值得进一步开展核素标记的NGO体系及其在肿瘤PET和SPECT显像方面的研究.另一方面,从肿瘤治疗的应用角度,NGO本身既有光热效应,同时又能高效负载化疗药物和生物靶向分子,使其在肿瘤联合治疗方面的优势也很突出.更为重要的是,通过一定功能化修饰,包括引入显像信号和治疗药物,NGO体系既可以成像,又能治疗,将在显像指导的肿瘤治疗方面拥有很大的潜能,然而,目前这方面的研究非常少.经过多年的发展,纳米技术已经深入到生物医学的各个方面,包括体外诊断、活体显像、药物输送与治疗等,因此也形成了新的学科——纳米医学.由于其优越的性质,我们相信纳米石墨烯、特别是其衍生物NGO将成为纳米医学中的理想载体材料,将在肿瘤的诊断治疗学(Theranostics)中发挥重要的作用.【相关文献】[1]LIU Z,ROBINSON J,TABAKMAN S M,et al.Carbon materials for drug delivery & cancer ther apy[J].Materials today,2011,14(7-8):316-323.[2]KIM J,LEE J E,LEE S H,et al.Designed fabrication of a multifunctional polymer nanomedical platform for simultaneous cancer-targeted imaging and magnetically guided drug delivery[J].Adv Mater,2008,20(3):478-483.[3]BARRETO J A,O′ MALLEY W,KUBEIL M,et al.Nanomaterials:applications in cancer imaging a nd therapy[J].Adv Mater,2011,23(12):H18-H40.[4]KIM J,PIAO Y Z,HYEON T.Multifunctional nanostructured materials for multimodal imagin g,and simultaneous imaging and therapy[J].Chem Soc Rev,2009,38(2):372-390.[5]LEE 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氧化石墨烯高效淬灭荧光法快速检测水体汞离子

氧化石墨烯高效淬灭荧光法快速检测水体汞离子刘乐;吴远根;詹深山;罗艳芳;詹学佳;周培【摘要】为研究快速检测水体中汞离子的荧光方法,设计一段5'端标记荧光染料(FAM)且能专一性结合汞离子的ssDNA序列,利用氧化石墨烯对ssDNA和T-Hg2+-T复合物亲和程度的差异性,以及氧化石墨烯高效淬灭荧光信号的特性,建立了一种能够快速、灵敏地检测水体中汞离子的荧光方法.在优化试验条件下,该方法对水体汞离子的检测范围为0.1～100 μg/L,检出限为0.3μg/L.而且该方法操作简便、选择性较好,有望用于水体中汞离子的快速检测.【期刊名称】《上海交通大学学报（农业科学版）》【年(卷),期】2014(032)006【总页数】6页(P1-6)【关键词】荧光方法;汞离子;氧化石墨烯;快速检测【作者】刘乐;吴远根;詹深山;罗艳芳;詹学佳;周培【作者单位】上海交通大学农业与生物学院,上海200240;上海交通大学农业与生物学院,上海200240;上海交通大学农业与生物学院,上海200240;上海交通大学农业与生物学院,上海200240;上海交通大学农业与生物学院,上海200240;上海交通大学农业与生物学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】Q503汞离子(Hg2+)及其化合物在水体中积累到一定程度后会对水生生态系统产生严重危害,并可能通过食物链直接或间接进入人体的重要器官蓄积,引起肾损伤、神经系统紊乱甚至引发恶性肿瘤[1-2]。

世界卫生组织(WHO)和美国环保署(EPA)规定饮用水中Hg2+的最高限量分别为6和2 μg/L[3]。

溶解态的Hg2+是天然水体中汞污染物的主要存在形式,也是各种汞形态转化的枢纽。

目前Hg2+的检测方法主要有原子吸收光谱法[4]、电感耦合等离子质谱法[5]等,这些方法各具优点,但也存在诸如仪器昂贵、检测时间长、操作繁琐等不足,难以达到快速检测的要求。

因此,研究简单、快速、高灵敏的水体Hg2+的检测方法非常重要。

基于邻位触击效应和氧化石墨烯淬灭吖啶酯化学发光的均相免疫分析

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911049073.9(22)申请日 2019.10.31(71)申请人南京浦光生物科技有限公司地址 211800 江苏省南京市浦口区江浦街道新浦路120号(72)发明人曹丹　(74)专利代理机构南京瑞华腾知识产权代理事务所(普通合伙) 32368代理人梁金娟(51)Int.Cl.G01N 33/53(2006.01)G01N 21/76(2006.01)(54)发明名称基于邻位触击效应和氧化石墨烯淬灭吖啶酯化学发光的均相免疫分析方法及使用设备(57)摘要本发明涉及化学发光免疫分析法技术领域，尤其是一种基于邻位触击效应和氧化石墨烯淬灭吖啶酯化学发光的均相免疫分析方法及使用设备；所述分析方法中采用的检测溶液包括DNA1-偶联物、DNA2-偶联物、标记吖啶酯（AE）的DNA3和氧化石墨烯（GO）结合抗氧化剂（AOD）等；本方法为均相化学发光免疫分析方法，无需分离清洗步骤，操作简单，同时大大缩短了临床检验标本周转时间（TAT），血液标本也不需要离心处理，可以全血上样，在5-10分钟内出检测报告；吖啶酯衍生物（AE）有别于荧光素（Cy5等）物质，能够实现抗干扰化学发光检测；该方法除了能够进行大分子蛋白和抗体的检测，还能够实现对化学小分子的免疫检测。

权利要求书2页说明书10页附图3页CN 111007239 A 2020.04.14C N 111007239A1.基于邻位触击效应和氧化石墨烯淬灭吖啶酯化学发光的均相免疫分析方法，其特征在于：所述分析方法中采用的检测溶液包括DNA1-偶联物、DNA2-偶联物、标记吖啶酯（AE）的DNA3和氧化石墨烯（GO）结合抗氧化剂（AOD）。

2.根据权利要求1所述的基于邻位触击效应和氧化石墨烯淬灭吖啶酯化学发光的均相免疫分析方法，其特征在于：所述分析方法的检测对象为蛋白质类物质，所述分析方法中采用的检测溶液包含DNA1- 抗体1 偶联物、DNA2- 抗体2 偶联物、标记吖啶酯（AE）的DNA3和氧化石墨烯（GO）结合抗氧化剂（AOD）。

石墨烯氧化的原理

石墨烯氧化的原理
石墨烯氧化是指将石墨烯中的碳原子与氧原子结合形成氧化石墨烯的过程。

氧化石墨烯是一种具有优异电学特性和化学稳定性的材料，具有广泛的应用前景。

石墨烯氧化的原理主要是通过将石墨烯与氧化剂接触，使得氧化剂中的氧原子与石墨烯中的碳原子结合形成羟基、醛基、羧基等官能团。

这些官能团改变了石墨烯的电荷分布和表面特性，使得氧化石墨烯具有更好的溶解性、更高的化学反应活性和更多的表面官能团。

氧化石墨烯的制备方法有多种，如化学氧化法、氧等离子体处理法、热氧化法等。

其中化学氧化法是应用最广泛的方法，通过在石墨烯表面引入氧原子，可以实现对石墨烯性质的调控和改善，拓宽其应用范围。

总之，石墨烯氧化是一种制备氧化石墨烯的重要方法，具有重要的理论和应用价值，在材料科学、能源领域、环境保护等方面有着广泛的应用前景。

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适配体传感器在磺胺类抗生素检测中的应用研究进展

第53卷第1期辽宁化工 Vol.53，No. 1 2024年1月 Liaoning Chemical Industry January，2024基金项目：内蒙古自治区自然科学基金（项目编号：2022LHMS02003）。

收稿日期： 2021-12-26适配体传感器在磺胺类抗生素检测中的应用研究进展郭红嘉a ，肖淑艳a*，董忠平b（内蒙古科技大学 a.材料与冶金学院；b. 内蒙古自治区先进陶瓷材料与器件重点实验室，内蒙古包头 014010）摘要：适配体生物传感器是检测环境中抗生素含量的有效手段。

介绍了磺胺类抗生素检测中常用的3种适配体生物传感器的工作原理、特点、研究现状，包括适配体电化学传感器、适配体荧光传感器和适配体比色传感器。

关键词：适配体生物传感器；磺胺类抗生素；研究现状中图分类号：TP212.3 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2024）01-0106-03近年来随着人们对健康问题关注度不断提升，抗生素的滥用成为亟待解决的问题之一[1-7]。

磺胺类抗生素能够通过抑制叶酸代谢抑制大多数革兰氏阳性菌和部分革兰氏阴性菌的生长繁殖，因此在水产养殖和畜牧业中应用十分广泛[8-9]。

磺胺类抗生素在体内的循环周期较短，会通过排泄等方式流入环境，它的长期积累会破坏原有的环境菌群，并使目标菌种产生抗药性。

有研究显示，即使环境中的抗生素只有较低浓度也可能导致基因突变或产生慢性效应[10]。

基于此，如何对环境中的抗生素含量进行高效检测成了不可忽视的核心问题。

传统的检测方法包括感官法、免疫法、高效液相色谱法等[11-12]。

其中，感官法易受操作者主观影响，免疫法的重现性低、成本高、标本处理慢，液相色谱法对设备要求高。

近年来，适配体生物传感器以其出色的准确性和便携性引起了广泛关注[13-14]。

1 适配体生物传感器简介适配体生物传感器是以适配体为识别原件，利用适配体-目标物质特异性反应，并将由此产生的生物化学信号转化为可测量的光、电、热量、颜色等信号的检测工具。

石墨烯拉曼测试解析

石墨烯拉曼测试解析(总10页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--石墨烯AFM测试详解单层石墨烯的厚度为０.335ｎｍ，在垂直方向上有约１ｎｍ的起伏，且不同工艺制备的石墨烯在形貌上差异较大，层数和结构也有所不同，但无论通过哪种方法得到的最终产物都或多或少混有多层石墨烯片，这会对单层石墨烯的识别产生干扰，如何有效地鉴定石墨烯的层数和结构是获得高质量石墨烯的关键步骤之一。

石墨烯的表征主要分为图像类和图谱类图像类以光学显微镜透射电镜TEM 扫描电子显微镜、SEM和原子力显微分析AFM为主而图谱类则以拉曼光谱Raman 红外光谱IRX射线光电子能谱、XPS和紫外光谱UV为代表其中TEM、SEM、Raman、AFM和光学显微镜一般用来判断石墨烯的层数而IRX、XPS和UV则可对石墨烯的结构进行表征，用来监控石墨烯的合成过程。

且看“材料+”小编为您一一解答。

AFM表征图1?AFM的工作原理图图?AFM工作的三种模式关于AFM的原理这里就不多说了，目前常用的AFM工作模式主要有三种：接触模式，轻敲模式以及非接触模式。

这三种工作模式各有特点，分别适用于不同的实验需求。

石墨烯的原子力表征一般采用轻敲模式（TappingMode）：敲击模式介于接触模式和非接触模式之间，是一个杂化的概念。

悬臂在试样表面上方以其共振频率振荡，针尖仅仅是周期性地短暂地接触/敲击样品表面。

这就意味着针尖接触样品时所产生的侧向力被明显地减小了。

因此当检测柔嫩的样品时，AFM的敲击模式是最好的选择之一。

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一旦AFM开始对样品进行成像扫描，装置随即将有关数据输入系统，如表面粗糙度、平均高度、峰谷峰顶之间的最大距离等，用于物体表面分析。

优点：很好的消除了横向力的影响。

降低了由吸附液层引起的力，图像分辨率高，适于观测软、易碎、或胶粘性样品，不会损伤其表面。

缺点：比ContactModeAFM的扫描速度慢。