石墨烯的性能與其層數(shù)、表面缺陷以及摻雜物存在密切聯(lián)系。石墨烯材料在抗菌、抗癌以及組織工程方面都顯示出應(yīng)用優(yōu)勢。然而,目前生物應(yīng)用的石墨烯材料集中于多層以及塊狀石墨烯材料,對于單層石墨烯及納米尺寸石墨烯的生物學(xué)性能卻缺乏關(guān)注�；诖�,論文通過不同的方法分別制備單層石墨烯和石墨烯量子點(diǎn)材料,探究缺陷和成分摻雜對其生物學(xué)性能影響。論文主要內(nèi)容有:（1）單層石墨烯的可控制備及其生物學(xué)性能探查以半導(dǎo)體鍺（Ge）為基體,采用化學(xué)氣相沉積（CVD）的方法制備單層石墨烯薄膜。通過調(diào)整生長時(shí)間,分別制備了連續(xù)和非連續(xù)的石墨烯薄膜。非連續(xù)的石墨烯薄膜具有較多的邊緣結(jié)構(gòu)和缺陷,導(dǎo)致電學(xué)性能弱化。連續(xù)的石墨烯薄膜可提高鍺基體的耐腐蝕性。金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明,石墨烯薄膜不僅通過界面疏水作用力誘導(dǎo)細(xì)菌胞膜磷脂質(zhì)無序性變化,還可和半導(dǎo)體鍺基體形成肖特基勢壘結(jié)構(gòu)不斷的攫取細(xì)菌呼吸鏈中的電子。這種電子的攫取過程導(dǎo)致血蛋白的構(gòu)象改變,使血小板在石墨烯表面發(fā)生團(tuán)聚激活�；诮缑嫖锢砘瘜W(xué)過程,分析了石墨烯薄膜與生物體間的相互作用規(guī)律。（2）石墨烯的可控氟化及其生物學(xué)性能研究為了進(jìn)一步探索單層石墨烯薄膜表面缺... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：115 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 石墨烯
        1.1.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)
        1.1.2 石墨烯的性能
            1.1.2.1 電學(xué)性能
            1.1.2.2 力學(xué)性能
            1.1.2.3 光學(xué)性能
            1.1.2.4 熱學(xué)性能
            1.1.2.5 其它性能
        1.1.3 石墨烯的制備
            1.1.3.1 機(jī)械剝離法
            1.1.3.2 外延生長法
            1.1.3.3 氧化還原法
            1.1.3.4 化學(xué)氣相沉積法
            1.1.3.5 其它方法
        1.1.4 石墨烯量子點(diǎn)的制備
            1.1.4.1 水熱反應(yīng)法
            1.1.4.2 電化學(xué)剝離法
            1.1.4.3 物理方法
            1.1.4.4 溶液化學(xué)法
            1.1.4.5 熱解和碳化法
    1.2 石墨烯的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用
        1.2.1 石墨烯的細(xì)胞毒性
        1.2.2 石墨烯的生物傳感器應(yīng)用
        1.2.3 石墨烯的藥物裝載和運(yùn)輸應(yīng)用
        1.2.4 石墨烯的光治療應(yīng)用
        1.2.5 石墨烯的抗菌材料應(yīng)用
        1.2.6 石墨烯的組織工程應(yīng)用
    1.3 石墨烯量子點(diǎn)的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用
        1.3.1 石墨烯量子點(diǎn)的生物成像應(yīng)用
        1.3.2 石墨烯量子點(diǎn)的生物傳感應(yīng)用
        1.3.3 石墨烯量子點(diǎn)的藥物輸運(yùn)應(yīng)用
    1.4 論文的選題、意義與研究內(nèi)容
第2章 單層石墨烯薄膜的制備及其抗菌和血液相容性性能研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 石墨烯膜的制備
        2.2.2 表面性能表征
        2.2.3 動電位極化曲線測試
        2.2.4 抗菌性能測試
            2.2.4.1 瓊脂板涂布測試
            2.2.4.2 阿爾瑪藍(lán)細(xì)菌活力測試
            2.2.4.3 細(xì)菌活死熒光染色測試
            2.2.4.4 細(xì)菌微觀形貌觀察
        2.2.5 血液相容性測試
            2.2.5.1 溶血率測試
            2.2.5.2 血小板黏附測試
        2.2.6 接觸角測試
        2.2.7 電流-電壓曲線測試
        2.2.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析
    2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        2.3.1 樣品性能表征
        2.3.2 耐腐蝕性測試
        2.3.3 樣品親疏水性測試
        2.3.4 樣品電學(xué)性能測試
        2.3.5 樣品表面的細(xì)菌響應(yīng)
        2.3.6 血液相容性表征
    2.4 討論
    2.5 小結(jié)
第3章 氟化石墨烯及其生物學(xué)行為研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.1 石墨烯的制備和氟化
        3.2.2 表面表征
        3.2.3 細(xì)菌響應(yīng)測試
        3.2.4 血液相容性和細(xì)胞相容性評價(jià)
        3.2.5 堿性磷酸酶活性測試
        3.2.6 細(xì)胞外基質(zhì)礦化表征
        3.2.7 胞內(nèi)活性氧自由基的測定
        3.2.8 倫理聲明
    3.3 結(jié)果
        3.3.1 氟化石墨烯樣品表征
        3.3.2 細(xì)菌響應(yīng)
        3.3.3 血液相容性
        3.3.4 細(xì)胞相容性
        3.3.5 干細(xì)胞成骨分化表征
    3.4 討論
    3.5 小結(jié)
第4章 氮摻雜石墨烯量子點(diǎn)的制備及其生物學(xué)行為研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)方法
        4.2.1 氮摻雜石墨烯量子點(diǎn)（N-GQDs）的制備和表征
            4.2.1.1 氧化石墨烯的制備
            4.2.1.2 氮摻雜石墨烯量子點(diǎn)的制備
            4.2.1.3 氮摻雜石墨烯量子點(diǎn)的材料表征
        4.2.2 血液相容性和細(xì)胞毒性
        4.2.3 細(xì)胞黏附形貌觀察
        4.2.4 細(xì)胞成像
        4.2.5 胞內(nèi)自由基檢測
        4.2.6 堿性磷酸酶活性測試
        4.2.7 細(xì)胞外基質(zhì)礦化表征
        4.2.8 免疫熒光染色分析
        4.2.9 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析
    4.3 結(jié)果
        4.3.1 氧化石墨烯的表征
        4.3.2 氮摻雜石墨烯量子點(diǎn)的表征
        4.3.3 溶血率和細(xì)胞增殖
        4.3.4 細(xì)胞黏附
        4.3.5 細(xì)胞形貌
        4.3.6 細(xì)胞成像
        4.3.7 成骨分化性能
            4.3.7.1 ALP和細(xì)胞外基質(zhì)礦化
            4.3.7.2 免疫熒光染色
    4.4 討論
    4.5 小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文與研究成果



本文編號：3149465