石墨烯材料抗菌抗病毒研究進展

金秀龍 丁古巧

近些年來，由于各種抗生素藥物的濫用導致致病細菌和病毒出現了頑強的耐藥性，因此，開發和設計新的廣譜高效、低成本、低風險和簡單易得的抗菌抗病毒產品就顯得尤為重要。金屬和碳納米材料憑借其合成簡單、結構性能高度可調、抗菌性能優異等特性已被廣泛應用到抗菌抗病毒領域[1]。石墨烯及其衍生物作為一類重要的新興二維多功能納米材料，以其優異的廣譜抗菌抗病毒能力、不會誘導細菌產生耐藥性、制備工藝簡單、較好的生物相容性等優點[2]，相對于傳統抗菌抗病毒成分，在生物醫學、家居紡織、建筑工程等領域均表現出良好的應用潛力。

1 石墨烯材料抗菌抗病毒機制

石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角蜂巢晶格的二維碳納米材料。石墨烯及其衍生物，如石墨烯（Gr）、氧化石墨烯（GO）、還原氧化石墨烯（rGO）、液相剝離石墨烯（LPEG）、石墨烯量子點（GQDs）等均具有獨特的二維表面化學結構和尖銳的物理邊緣結構。其中，GO是目前研究最多的一類抗菌抗病毒石墨烯材料。根據報道，石墨烯材料的抗菌抗病毒能力主要基于以下幾種機制的混合協同作用：①物理切割，也稱“納米刀”（Nano—Knives），石墨烯材料尖銳物理邊緣可有效切割細菌病毒表面，破壞細胞壁和膜結構，造成胞內物質泄漏和代謝紊亂，最終導致細菌病毒死亡，是石墨烯材料的主要抗菌抗病毒機制之一；②膜表面成分提取（Insertion and Extraction），石墨烯材料具有大的比表面積和疏水性，可以有效通過接觸或插入方式吸附結合細菌病毒表面的磷脂分子，從而破壞其細胞膜結構引起細菌病毒死亡；……