[中外动态]石墨烯+健康：带给你惊喜连连

石墨烯+健康：带给你惊喜连连

——二维材料将广泛应用于医疗领域

 

       今年10月，英国工程和自然科学研究委员会（EPSRC）拿出520万英镑，资助欧洲石墨烯制造商Graphenea和曼彻斯特大学等开展一个为期5年的项目，目标为探索以石墨烯为代表的二维材料在医疗技术上的应用，改善人们的健康状况，解决未来人口老龄化的健康问题。

        那么，就目前石墨烯科学研究和技术应用而言，它在生物医学、健康科学方面给我们带来了怎样的惊喜呢？

       抗菌杀菌的“排头兵”

       2010年，伊朗科学家在研究中率先发现，将大肠杆菌和金黄色葡萄球菌暴露在石墨烯中，石墨烯层状结构纳米片边缘膜的应力可直接刺穿细菌的细胞膜，引发其内部RNA（核糖核酸）泄漏，导致菌体死亡，从此掀开了石墨烯抗菌杀菌研究的序幕。

       研究显示，氧化石墨烯纳米悬浮液对大肠杆菌的抑制率超过90%，但对哺乳动物等的真核细菌毒性却很小。而石墨烯具有比氧化石墨烯更强的抗菌活性，原因是石墨烯的边缘更尖锐，更易损害细胞壁。

       研究还发现，石墨烯基复合材料也具有很强的抗菌活性，比如氧化石墨/银纳米复合材料对各种病原体都显示出显著的抗菌活性。2013年，通过分子模拟技术发现了石墨烯可以抽取细胞膜的重要组分磷脂，导致细胞解体的新机制。

       有预测认为，在不久的将来，纳米级石墨烯有望成为新的抗菌药物。由于人体不能吸收碳原子，石墨烯在完成“使命”后会通过肠道排出，这是比抗生素更安全、也为更有效的抗菌新途径。同时，石墨烯还可能应用于纱布、导管、创可贴等医疗器具上，有效防止交叉感染。

       随着生物化学新技术的不断介入，石墨烯在生物医药领域的应用研究正在不断拓展。功能化的纳米石墨烯可作为有效载体，将抗癌药物输送到细胞中，提高治疗功效。它还可同多糖等物质结合，形成与细胞高度相容的复合材料，作为细胞生长支架植入人体。

       智能保健的“理疗师”

       在不久前举行的2016年中国国际石墨烯创新大会上，西班牙加泰罗尼亚纳米科学与技术研究所的史蒂芬·洛奇教授曾对科技日报记者说，他很喜欢身上穿的这件由中国制造的中式服装，虽轻薄但很暖和，因为衣服里面有个“小暖炉”。记者不禁好奇地查看“发热服”的玄妙，原来是后背衬里有片石墨烯发热膜在起关键作用。

       在日常可穿戴服饰或护具中嵌入石墨烯发热膜，具有智能理疗保健功效。如采用石墨烯发热技术的户外服、围巾、护腰及护腿等，内衬中的石墨烯加热膜可加热至20℃—60℃，能在3秒内迅速升温。这类“发热服”可通过控制器或手机端APP自由调节温度，USB接口循环充电。

       与传统发热理疗产品不同的是，采用石墨烯发热技术的理疗产品释放出的远红外波波长与人体波长相近，能与体内细胞的水分子产生最有效的“共振”，促进血液循环，强化各组织之间的新陈代谢，增强再生能力，提高机体的免疫能力，从而起到医疗保健作用。

       人体数据的“采集师”

       英国曼彻斯特大学研究人员认为，智能服装的“智能”主要体现在其包含的三类传感器上，即测心电和肌电的生物传感器、运动传感器以及温度传感器。而这些功能，石墨烯都可以实现。

       研究人员不断发现，石墨烯及石墨烯基复合材料传感器在不同的生物分子检测中有着不俗表现：石墨烯传感器能以高灵敏度检测蛋白质；石墨烯/金纳米复合材料作为葡萄糖生物传感器，可用于糖尿病、高血糖等疾病的葡萄糖定量检测；利用氧化石墨烯纳米片研制的传感器，可检测活体细菌内的三磷酸腺苷。

       那么，如何将石墨烯传感器携带于身，随时监测人体数据？目前，改性的石墨烯材料已经可以与纺织物结合形成一种新材质的布料，不仅具有柔软、可水洗、可弯曲的特点，还有超强的导电性能。基于这种石墨烯纺织物研发出的压力传感器，能根据文胸、鞋垫对身体的压力测量生理特征数据；还有心率传感器，可采集人体心率、血氧等数据。

       通过收集这些数据，不仅能掌握个人的健康状况，还能作为大数据分析，帮助企业了解消费者的行为习惯和消费需求，进行更精准的市场决策。由此，针对人体设计的石墨烯柔性传感器将承担起下一代提取人体大数据的重任。

       实际上，“石墨烯＋健康”不同凡响的应用才刚刚开始。据外媒报道，英国工程和自然科学研究委员会资助的石墨烯医疗计划，未来将集中在癌症、糖尿病和老年痴呆症等方向的探索。让我们拭目以待——石墨烯带来惊喜连连。（科技日报北京11月18日电  记者 华 凌）