俞淼，武洋，苏昊然，程路峰

    ·综述·

    石墨烯及其衍生物的生物医学应用

    俞淼，武洋，苏昊然，程路峰

    自2004年发现石墨烯至今[1]，石墨烯的相关性质开始被人们慢慢挖掘。石墨烯是由 sp2杂化连接形成的单原子层蜂窝状二维原子晶体，是世界上最薄的新型二维纳米材料，其厚度仅为 0.35 nm[2]，并拥有非常高的机械性能、表面积及电传导速率，这成为石墨烯在力学、电学及光学的应用基础[3]。石墨烯应用于生物医学的主要形式是功能化石墨烯，功能化石墨烯表面含有大量的活性基团，比如羰基、羧基、羟基及环氧基等，这些基团使石墨烯具有良好的水溶性及生物相容性[4]。

    近年来，人们开始关注石墨烯在分子水平的作用。本文主要从药物传递、抗菌、临床检测、生物工程这四个方面进行综述，同时对石墨烯的生物安全做了简单介绍。虽然石墨烯的毒性较低，但是当剂量较大时仍然有一定的毒性，如何解决石墨烯潜在的毒性及发挥好在分子水平的潜力是石墨烯未来发展的方向。

    1 生物医学应用

    1.1传递载体

    1.1.1抗癌药物传递目前癌症的治疗手段主要为化疗和放疗，但是这两种治疗效果不佳且存在许多的副作用，比如恶心、呕吐、脱发等，所以寻找新型高效、低毒的治疗方法成为目前癌症治疗的焦点。石墨烯较大的比表面积和其衍生物表面丰富的官能团(环氧基、羟基、羧基)与抗癌药物结合形成的复合物通过修饰、控制颗粒的大小以及利用可透过血脑屏障等特点实现癌症药物的靶向治疗，是一个很有前景的材料[5-7]。Li 等[8]利用氧化石墨烯的高近红外吸收特点及高比表面积的特性，经过修饰获得 PEG-NGO-Pt 复合物，经老鼠尾静脉注射处理后，使用近红外光在 785 nm 处照射癌症部位 3 min 使药物在靶点释放出来，同时近红外光照射还起到了光疗的作用(图 1)。近年来，利用石墨烯结合光疗治疗癌症的研究进展如表 1 所示，这种双重治疗不仅加强了药物的治疗效果，也减小了药物的副作用。Xu 等[18]为了改善抗癌药紫杉醇的低水溶性、生物利用度差及耐药性等缺点，合成了 GO-PEG-PTX 复合物，在 MCF-7 细胞中经紫杉醇孵育 36 h 后细胞活性为 20.3%，而经GO-PEG-PTX 复合物孵育 72 h 后细胞活性降至 10.9%。修饰后的紫杉醇抗癌效果显著增强。Tang 等[19]也利用了光敏的特性，将 Cy5.5-AS1411 配体连接到氧化石墨烯上并将制备好的纳米抗癌药物包裹其中，形成 MSN-Dox@GO-Apt复合物，通过近红外光照射放热使氧化石墨烯的纳米层扩张 ......