识别和优化氧化石墨烯的碳自由基用于抗菌涂层
氧化石墨烯由于其简单的合成方法、在水中好的分散性、表面丰富的含氧官能团和大的比表面积等在生物医药领域具有广泛...
氧化石墨烯由于其简单的合成方法、在水中好的分散性、表面丰富的含氧官能团和大的比表面积等在生物医药领域具有广泛的应用。其中，GO的抗菌效应研究方面需要建立详细的构效关系。目前关于GO抗菌效应的机理解释主要有两个学派。一个认为依赖于GO结构和细菌膜之间的物理相互作用，包括直接物理穿刺细菌膜或脂质的破坏性提取。然而，这个假设主要以计算机模拟为前提，实验证据比较少。另一个有实验数据支持的机理解释是通过产生活性氧和电荷转移产生对细菌膜的氧化破坏，GO表面官能团被假定在氧化破坏中起到关键作用。然而，由于GO复杂的化学性质，很难区分清楚是具体是哪一种官能团起的作用。
图1. 碳自由基在不同GO表面的分布和碳自由基与膜结合、脂质过氧化的杀菌原理图
近期，Rubin等通过还原方法降低GO的氧化水平（rGO），在碱溶液中水解（hGO）打开环氧基团提高羟基密度，同时还原和水解可分别降低和提高GO的碳自由基密度。通过研究不同性质的GO对抗药E. coli细菌的抗菌效果，发现碳自由基与抗菌性之间有密切的关系，hGO的碳自由基水平最高，抗菌效果也最显著。高密度的碳自由基，可以提高hGO的氧化势，从而诱导细菌膜脂质的氧化破坏。将hGO涂覆在医用载玻片和硅胶导管上，可以有效杀死抗药E. coli细菌。以上研究揭示了GO表面碳自由基对抑菌效果的关键作用和GO在医药设备抗菌涂层应用领域的潜力和优势。
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