由于其獨(dú)特的理化性質(zhì)，氧化石墨烯 (GO)、石墨烯和還原氧化石墨烯 (rGO)為主的石墨烯基納米材料（GBN）功能化開(kāi)發(fā)一直是研究熱點(diǎn)。2021年底在線(xiàn)發(fā)表并收錄在2022年“Journal of Molecular Liquids”期刊的研究論文系統(tǒng)介紹了利用有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物、聚合物材料、生物分子和抗癌藥物的基于石墨烯的納米材料(GBN)功能化，研究人員通過(guò)改變GBN功能化的程序可以獲得具有所需特性的納米材料，這些材料可用于開(kāi)發(fā)具有增強(qiáng)物理化學(xué)特性的材料、用于藥物輸送的納米平臺(tái)、用于檢測(cè)各種生物分子的納米生物傳感器，以及用于生物成像和診斷的納米材料.

鏈接：https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.118368

石墨烯與有機(jī)分子的共軛

酰胺化、酯化和鹵化過(guò)程可用于將石墨烯結(jié)構(gòu)與有機(jī)化合物共價(jià)或非共價(jià)官能化。研究人員已經(jīng)展示了石墨烯量子點(diǎn)的共價(jià)功能化過(guò)程，其中石墨烯表面被有機(jī)化合物功能化，如二醇、二胺和二硫醇，用于生物成像應(yīng)用。

石墨烯的無(wú)機(jī)修飾

石墨烯的界面可以用無(wú)機(jī)分子例如金屬和金屬氧化物納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行功能化。根據(jù)文獻(xiàn)綜述，GBN與用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用和抗菌目的的金屬納米顆粒進(jìn)行非共價(jià)功能化，例如金、鉑等金屬納米顆粒；GBN與金屬氧化物納米粒子的非共價(jià)功能化產(chǎn)生納米材料，以創(chuàng)建用于單鏈 RNA 檢測(cè)的抗菌藥物化學(xué)和生物檢測(cè)器；GBN與 Fe₃O₄磁性納米粒子的共價(jià)和非共價(jià)功能化使得用于藥物遞送和癌癥傳感的納米材料的開(kāi)發(fā)成為可能。

石墨烯的聚合物官能化

通過(guò)化學(xué)和非共價(jià)接觸，石墨烯和GO可以用各種聚合物進(jìn)行功能化。開(kāi)發(fā)的納米粒子可用于發(fā)電、催化和醫(yī)療保健。比如，研究人員證明了用聚乙烯醇(PVA)共價(jià)官能化GO以對(duì)其改性，改性后楊氏模量增加60%，機(jī)械強(qiáng)度增加400%，以及增加接觸角值來(lái)降低表面粗糙度。

石墨烯的藥物摻雜

據(jù)研究人員稱(chēng)，GO與磺酸基團(tuán)和葉酸的共價(jià)功能化使他們能夠提高對(duì)MCF7細(xì)胞（人乳腺癌細(xì)胞系）的選擇性。與單個(gè)藥物相比，通過(guò)非共價(jià)修飾整合抗癌藥物可顯著提高治療效果。GO與氯毒素(CTX)的共價(jià)修飾改善了向神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的藥物遞送。

石墨烯的生物分子修飾

石墨烯和GO與鏈長(zhǎng)蛋白質(zhì)、催化劑和聚合物共價(jià)或非共價(jià)連接。該材料可用于制造對(duì)抗原等微小分子具有極高靈敏度的探測(cè)器。GBN 與生物分子（如酶、糖和病原體）的共價(jià)和非共價(jià)綴合，用于各種藥物應(yīng)用、癌癥護(hù)理、合成生物學(xué)、生物成像以及用于識(shí)別極低劑量生物分子的生物材料的進(jìn)步，例如作為核酸、肽或蛋白質(zhì)，特別是用于疾病檢測(cè)。

小結(jié)

論文描述了石墨烯表面共價(jià)和非共價(jià)功能化的研究結(jié)果。GBN 的功能化改善了其電磁、光子、熱力學(xué)、電學(xué)和物理特性。除此之外，GBN 還被用作發(fā)電（聚變反應(yīng)堆、電池、太陽(yáng)能電池板）、智能材料制造、納米增強(qiáng)劑以開(kāi)發(fā)具有更高熱效率的熱交換介質(zhì)以及水處理和凈化的物質(zhì)。

編譯 YUXI