说到石墨烯，国外的一些研究成果也在逐渐证明其独特的医疗价值，最近，一个国际科学家团队在开发石墨烯未来在医疗保健应用中的抗菌潜力方面取得了重大进展。

2010年，伊 朗科学家在研究中率先发现，将大肠杆菌和金黄色葡萄球菌暴露在石墨烯中，石墨烯层状结构纳米片边缘膜的应力可直接刺穿细菌的细胞膜，引发其内部RNA（核糖核酸）泄漏，导致菌体死亡，从此掀开了石墨烯抗菌杀菌研究的序幕。研究显示，氧化石墨烯纳米悬浮液对大肠杆菌的抑制率超过90%，但对哺乳动物等的真核细菌毒性却很小。而石墨烯具有比氧化石墨烯更强的抗菌活性，原因是石墨烯的边缘更尖锐，更易损害细胞壁。

瑞典查默斯理工学院研究人员发现，石墨烯可能成为细菌的致命武 器，杀死细菌，防止在植入手术中发生细菌感染。

关节置换术、种植牙等植入手术近年来不断增加。这类治疗通常有细菌感染风险，严重时发生植入物与骨骼无法连接而不得不取出。研究人员发现，植入物表面覆上一层石墨烯“钉”能形成保护层，令细菌难以附着，而且能够划破并杀死细菌，使患者无须接受抗生素治疗，降低移植排斥反应风险。这一过程中好细菌也会被杀死，但因作用范围有限，全身微生物平衡不会受影响。

石墨烯再抗菌方面有哪些应用？

1、石墨烯抗菌面料：采用纳米级尺寸、具有尖状或锯齿状等异形结构边缘的小片层石墨烯纳米片对面料进行处理和改性。小片层石墨烯纳米片的纵向超薄结构、横向纳米级尺寸以及尖状或锯齿状结构边缘赋予面料微观级的小且锋利的边缘。当与细菌或病毒接触时，小片层石墨烯纳米片能够刺破微米级病菌的细胞壁致其死亡，或者刺破纳米级病毒的蛋白质薄膜，从而抑制病毒的复制，最终实现对多种病菌的抑菌以及抗病毒目的，但是目前这种路径并未实现大规模的市场化应用。

2、石墨烯抗菌纤维：石墨烯抗菌纤维不仅可以应用于日常服装的抗菌需求，更可应用于医药卫生领域，实现功能化服装的设计制造，为易感染区域工作者提供更好的防护。

3、石墨烯抗菌涂层：石墨烯可用于为医疗设备、食品包装和纺织品等表面制造抗菌涂层。这些涂层可以防止细菌在表面生长，降低感染风险；

4、伤口愈合：石墨烯已被证明可以通过加速血管和皮肤细胞的形成来促进伤口愈合。它还可以防止伤口细菌感染，降低并发症的风险；

5·、水净化：氧化石墨烯可用于制造过滤器，去除水中的细菌和其他污染物。这些过滤器非常有效，有可能为偏远地区提供干净的饮用水。

最近，一个国际科学家团队在开发石墨烯未来在医疗保健应用中的抗菌潜力方面取得了重大进展。该团队由来自英国、塞浦路斯、奥地利、芬兰、荷兰和中国的科学家组成，他们创造了一系列具有不同表面氧含量 (SOC) 的石墨烯材料，并比较了它们的抗菌性能。他们发现石墨烯材料中的表面氧含量是决定其杀灭细菌效果的关键因素。发表在ACS nano上的研究结果可能有助于设计出更安全、更有效的产品来对抗抗菌素耐药性。

石墨烯抗菌潜力的研究结果如何？

主要发现是石墨烯与细菌相互作用的方式（相互作用模式）高度依赖于表面的氧含量——表面氧含量 (SOC)。

具有高 SOC 的石墨烯材料主要从悬浮液中平贴（平行于）细菌细胞表面。当 SOC 达到约 0.3（O 在总原子中的原子百分比）的阈值时，交互模式转变为边缘（垂直）交互。这种不同的相互作用模式与石墨烯材料的刚性高度相关。

具有高 SOC 的氧化石墨烯 (GO) 非常灵活，因此可以包裹细菌，而具有较低 SOC 的还原 GO (rGO) 更坚硬，因此往往会通过其边缘与细菌接触。

这两种模式都不一定能杀死细菌，但杀菌活性取决于石墨烯材料与周围生物分子的相互作用，这也表明了一种化学机制。

这些发现表明，石墨烯材料SOC的变化决定了材料的刚性程度，是驱动与细菌相互作用模式的关键因素，从而有助于理解导致其抗菌作用的不同可能物理机制。SOC 可作为设计有效抗菌剂的关键因素。

研究结果有何意义？

关于 GM 的抗菌潜力是源于平行相互作用还是垂直相互作用，或者它们的组合的基本问题已经通过这项工作得到澄清；这两种模式都有助于石墨烯材料的抗菌活性，这取决于表面氧含量，这会影响材料的刚性，从而影响材料是与细菌的边缘相互作用(低SOC的氧化石墨烯)，还是以侧面的方式包裹细菌(高SOC的氧化石墨烯)。这一发现彻底改变了我们对石墨烯与细菌相互作用的理解。

例如，经常有人提出，大的石墨烯片包裹着细菌，而小的石墨烯片倾向于用侧边切割细菌。我们的研究结果表明，在相互作用模式中，片材尺寸并不是决定因素，而是片材的刚度，这是由材料的SOC决定的。

这些发现对石墨烯的未来应用意味着什么？

这些发现表明，石墨烯材料 SOC 的变化是驱动它们与细菌相互作用模式的关键因素。SOC 可作为设计有效抗菌剂的关键因素。例如，如果将石墨烯用于有机物含量高的废水处理，则可能会优先使用 SOC 低、刚性高的石墨烯。

选择低 SOC 石墨烯 (rGO) 用于废水处理的主要原因是我们的研究结果还表明，培养基中存在的蛋白质与石墨烯表面结合，降低或使高有机碳的石墨烯材料的抗菌作用失活，并成为细菌生长的平台。

然而，在低 SOC 下，抗菌活性仍然很高，因为在低荷电性的石墨烯材料中，蛋白质与材料结合的位点较少，只有边缘允许结合。SOC 诱导的切换阈值将根据其他固有材料参数（例如横向尺寸和厚度）而变化——因此，需要针对特定应用中使用的特定石墨烯材料明确确定 SOC 和切换阈值，以优化特定测试条件下的抗菌活性。

文章来源： 针灸拔罐江湖，INNOVATION NEWSNETWORK，小烯哦，电子发烧友，科普中国