GO作為新型的二維結(jié)構(gòu)的納米材料，具有疏水性中間片層與親水性邊緣結(jié)構(gòu)，特殊的結(jié)構(gòu)決定其優(yōu)異的***特性。GO的***活性主要有以下幾種機(jī)制：（1）機(jī)械破壞，包括物理穿刺或者切割；（2）氧化應(yīng)激引發(fā)的細(xì)菌/膜物質(zhì)破壞；（3）包覆導(dǎo)致的跨膜運(yùn)輸阻滯和（或）細(xì)菌生長(zhǎng)阻遏；（4）磷脂分子抽提理論。GO作用于細(xì)菌膜表面的殺菌機(jī)制中，主要是GO與起始分子反應(yīng)（MolecularInitiatingEvents，MIEs）[51]的作用（圖7.3），包括GO表面活性引發(fā)的磷脂過(guò)氧化，GO片層結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)菌膜的嵌入、包裹以及磷脂分子的提取，GO表面催化引發(fā)的活性自由基等。另外，GO的尺寸在上述不同的***機(jī)制中對(duì)***的影響也是不同的，機(jī)械破壞和磷脂分子抽提理論表明尺寸越大的GO，能表現(xiàn)出更好的***能力，而氧化應(yīng)激理論則認(rèn)為GO尺寸越小，其***效果越好。氧化石墨是由牛津大學(xué)的化學(xué)家本杰明·C·布羅迪在1859年用氯酸鉀和濃硝酸混合溶液處理石墨的方法制得。綠色氧化石墨增強(qiáng)

氧化石墨烯（GO）的比表面積很大，而厚度只有幾納米，具有兩親性，表面的各種官能團(tuán)使其可與生物分子直接相互作用，易于化學(xué)修飾，同時(shí)具有良好的生物相容性，超薄的GO納米片很容易組裝成紙片或直接在基材上進(jìn)行加工。另外，GO具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)性能，可以通過(guò)熒光能量共振轉(zhuǎn)移和非輻射偶極-偶極相互作用能有效猝滅熒光體（染料分子、量子點(diǎn)及上轉(zhuǎn)換納米材料）的熒光。這些特點(diǎn)都使GO成為制作傳感器極好的基本材料[74-76]。Arben的研究中發(fā)現(xiàn)，將CdSe/ZnS量子點(diǎn)作為熒光供體，石墨、碳纖維、碳納米管和GO作為熒光受體，以上幾種碳材料對(duì)CdSe/ZnS量子點(diǎn)的熒光淬滅效率分別為66±17%、74±7%、71±1%和97±1%，因此與其他碳材料相比，GO具有更好的熒光猝滅效果[77]。合成氧化石墨膜石墨烯具有很好的電學(xué)性質(zhì)，但氧化石墨本身卻是絕緣體(或是半導(dǎo)體)。

由于GO表面具有較高的親和力，蛋白質(zhì)可以吸附在GO表面，因此在生物液體中可以通過(guò)蛋白質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)GO與細(xì)胞膜的相互作用。如，血液中存在著大量的血清蛋白，可能會(huì)潛在的影響GO的毒性。Ge與其合作者[16]利用電子顯微鏡技術(shù)就觀察到牛血清蛋白可以降低GO對(duì)細(xì)胞膜的滲透性，抑制了GO對(duì)細(xì)胞膜的破壞，同時(shí)降低了GO的細(xì)胞毒性。基于分子動(dòng)力學(xué)研究分析，他們推斷可能是由于GO-蛋白質(zhì)之間的作用削弱了GO-磷脂之間的相互作用。與此同時(shí)，GO對(duì)人血清蛋白的影響也被其他科研工作者所發(fā)現(xiàn)，特別是他們觀察到了GO可以抑制人血清蛋白與膽紅素之間的作用。因此，GO與血清蛋白之間是相互影響的。

使得*在單層中排列的水蒸氣可以滲透通過(guò)納米通道。通過(guò)在GO納米片之間夾入適當(dāng)尺寸的間隔物來(lái)調(diào)節(jié)GO間距，可以制造廣譜的GO膜，每個(gè)膜能夠精確地分離特定尺寸范圍內(nèi)的目標(biāo)離子和分子。水合作用力使得溶液中氧化石墨烯片層間隙的距離增大到1.3nm，真正有效、可自由通過(guò)的孔道尺寸為0.9nm，計(jì)算出水合半徑小于0.45nm的物質(zhì)可以通過(guò)氧化石墨烯膜片，而水合半徑大于0.45nm的物質(zhì)被截留，如圖8.4所示。例如，脫鹽要求GO的層間距小于0.7nm，以從水中篩分水合Na+（水合半徑為0.36nm）。通過(guò)部分還原GO以減小水合官能團(tuán)的尺寸或通過(guò)將堆疊的GO納米片與小尺寸分子共價(jià)鍵合以克服水合力，可以獲得這種小間距。與此相反，如果要擴(kuò)大GO的層間距至1~2nm，可在GO納米片之間插入剛性較大的化學(xué)基團(tuán)或聚合物鏈（例如聚電解質(zhì)），從而使GO膜成為水凈化、廢水回收、制藥和燃料分離等應(yīng)用的理想選擇。如果使用更大尺寸的納米顆粒或納米纖維作為插層物，可以制備出間距超過(guò)2nm的GO膜，以用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用（例如人工腎和透析），這些應(yīng)用需要大面積預(yù)分離生物分子和小廢物分子。石墨、碳纖維、碳納米管和GO可以作為熒光受體。

氧化應(yīng)激是指體內(nèi)氧化與抗氧化作用失衡，傾向于氧化，導(dǎo)致中性粒細(xì)胞炎性浸潤(rùn)，蛋白酶分泌增加，產(chǎn)生大量氧化中間產(chǎn)物，即活性氧。大量的實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)確認(rèn)細(xì)胞經(jīng)不同濃度的GO處理后，都會(huì)增加細(xì)胞中活性氧的量。而活性氧的量可以通過(guò)商業(yè)化的無(wú)色染料染色后利用流式細(xì)胞儀或熒光顯微鏡檢測(cè)到。氧化應(yīng)激是由自由基在體內(nèi)產(chǎn)生的一種負(fù)面作用，并被認(rèn)為是導(dǎo)致衰老和疾病的一個(gè)重要因素。氧化應(yīng)激反應(yīng)不僅與GO的濃度[17,18]有關(guān)，還與GO的氧化程度[19]有關(guān)。如將蠕蟲(chóng)分別置于10μg/ml和20μg/ml的PLL-PEG修飾的GO溶液中，GO會(huì)引起蠕蟲(chóng)細(xì)胞內(nèi)活性氧的積累，其活性氧分別增加59.2%和75.3%。碳基填料可以提高聚合物的熱導(dǎo)率，但無(wú)法像提高導(dǎo)電性那么明顯，甚至低于有效介質(zhì)理論。綠色氧化石墨增強(qiáng)

氧化石墨仍然保留石墨母體的片狀結(jié)構(gòu)，但是兩層間的間距(約0.7nm)大約是石墨中層間距的兩倍。綠色氧化石墨增強(qiáng)

GO的載藥作用也可促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化。如用攜帶正電荷NH3+的GO（GO-NH3+）和攜帶負(fù)電荷COOH-的GO（GOCOOH-）交替層疊使其**外層為GO-COOH-，以這種GO作為載體，攜帶骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2（BMP-2）和P物質(zhì)（SP）附著到鈦（Ti）種植體上，結(jié)果以Ti為基底，表面覆蓋GO-COOH-，攜帶BMP-2和SP（Ti/GO-/SP/BMP-2）種植體周圍的新骨生成量要明顯多于Ti/SP/BMP-2、Ti/GO-/BMP-2、Ti/GO-/SP。這證明GO可以同時(shí)攜帶BMP-2和SP到達(dá)局部并緩慢釋放，增加局部BMP-2和SP的有效劑量且發(fā)揮生物活性作用[89,90]。GO的這種雙重?cái)y帶傳遞作用在口腔種植及骨愈合方面起著重要的作用。而體內(nèi)羥磷灰石（hydroxyapatite，HA）是一種常用于骨組織修復(fù)的磷酸鈣陶瓷類材料。在HA中加入GO，可以增強(qiáng)其在鈦板表面的附著強(qiáng)度；以HA為基底，表面覆蓋GO的復(fù)合物（GO/HA）表現(xiàn)出比純HA更高的抗腐蝕性能，細(xì)胞活性也更強(qiáng)。綠色氧化石墨增強(qiáng)