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石墨烯在3D打印和生物医学应用中的奇迹和毒性

时间:2020-12-09
本文摘要:现在,来自印度的两位研究人员已经在论文《石墨烯综合应用:倡导生物医学问题》中发表了他们的研究成果,探索石墨烯在3D打印机中的应用以及与细胞接触可能产生的毒性。尽管研究人员已经看到石墨烯在许多不同的应用中有着光明的前景,包括生物医学应用,但科学家和医学专业人员在试图帮助解决问题时仍然有重大的根本障碍需要解决。

石墨烯

虽然硬件、软件和各种设计机制对于3D打印机来说非常重要,但材料科学是这项先进设备技术的核心,已经渗透到今天的主流。用于金属和碳纤维部署的3D打印机现在特别受欢迎,它更经济,更适用于所有人,但最初仅限于财力和研究能力更强的工业公司。

石墨烯,有时被称为“半金属”,由于其超轻的重量和难以置信的强度——与DIA甚至钢铁相比,被嘲讽为一种充满神秘能力的材料。现在,来自印度的两位研究人员已经在论文《石墨烯综合应用:倡导生物医学问题》中发表了他们的研究成果,探索石墨烯在3D打印机中的应用以及与细胞接触可能产生的毒性。石墨烯的独特之处在于它是一种2D结构,具有令人难以置信的强度、刚度和令人兴奋的品质,例如导电性。

当用于生物医学应用时,如制造支架以促进活细胞的生长或用于药物输送、生物光学、甚至生物传感时,不需要担心它们的安全性。这种独特材料的制备是从上到下或从下到上进行的,用于化学激光、电化学水解或等离子体处理,或者用相当大的石墨烯片冲洗。

正如最近评论的科学家所认为的,水解石墨烯被指出是生物医学应用中最软的。当与RGO一起使用时,RGO是水解较少的形式,并且两者都具有更好的水溶性。"由于石墨烯的疏水性,制备稳定的浓缩物仍是一个未解决的问题."研究人员回答说,“这可以通过将石墨烯悬浮液成像几个小时,然后将其用于表面活性剂或聚合物来构建。

”随着时间的推移,研究人员已经开始研究各种溶剂,但这增加了毒性的可能性,这就是为什么有通过更环保和纯方法生产高质量石墨烯片的趋势,例如使用高速剪切混合技术的那些。潜在剧毒化学品的市场需求。

石墨烯

石墨烯在生物医学应用中具有不可思议的潜力,可以再次用于药物传递,包括基因和蛋白质,以及石墨烯基质用于生物传感器、外部微生物制剂和组织工程,因此以后在这一领域的研究非常重要。“GO的压倒性特征不利于其临床应用,包括两亲性、表面功能性、荧光淬灭能力和表面增强拉曼衍射特性。石墨烯缺失位点的疏水性、大表面积、波纹和晶体边界是考虑其在生物医学应用中的用途的最重要因素。

”研究小组做出了回应。有了这个研究/综述,科学家们也意识到3D打印机和石墨烯是非常有序地相互适合的,而石墨烯也致力于强化高分子材料(尤其是在生物医学应用中),所以经常被用在这个高度发达的技术中:“借助3D打印机,可以调整一系列生物材料,使其获得理想的特性和多种功能,用于简单的组织工程应用,并产生合适的手术结构。

”石墨烯的制备然而,人们仍然非常关注石墨烯是如何与生物结构混合的。研究人员列出了许多可能相互影响的因素,包括:细胞大小和形状、纵向大小、表面化学、杂质和聚集。

石墨烯

"指出石墨烯与细胞膜的物理相互作用是石墨烯毒性的主要机制."研究人员回应说,“石墨烯片的锋利边缘不会损伤细胞膜,导致细胞内内容物的泄漏。此外,还不知道GO和RGO是否会在哺乳动物细胞中诱导细胞毒性、氧化应激和DNA损伤。

”尽管研究人员已经看到石墨烯在许多不同的应用中有着光明的前景,包括生物医学应用,但科学家和医学专业人员在试图帮助解决问题时仍然有重大的根本障碍需要解决。“欧洲新兴和新发现健康风险科学委员会将石墨烯列为危险材料表。考虑到石墨烯的潜在毒性,还有很多缺口。

在评估毒性时,不应考虑所有物理和化学参数,包括尺寸、形状、结块、层厚、纵向尺寸和原子组成。从生物学的角度来看,浓度、持续时间、认知途径和不存在杂质的影响不应得到充分研究。

”作者说。“总之,石墨烯在未来将用于生物医学应用,以获得令人兴奋的纳米平台,但仍有许多问题需要解决。

建议石墨烯衍生物在生物医学应用或临床应用前不要进行一般安全性评估或检查。”[图片/来源:SpringerLink]药物和基因递送应用于a)通过胺聚乙二醇功能化GO递送阿霉素。


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