發(fā)布時間：2021-04-20 09:55

　　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用優(yōu)勢。然而,目前生物應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性能卻缺乏關注�；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材料,探究缺陷和成分摻雜對其生物學性能影響。論文主要內(nèi)容有:（1）單層石墨烯的可控制備及其生物學性能探查以半導體鍺（Ge）為基體,采用化學氣相沉積（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構和缺陷,導致電學性能弱化。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)實驗表明,石墨烯薄膜不僅通過界面疏水作用力誘導細菌胞膜磷脂質(zhì)無序性變化,還可和半導體鍺基體形成肖特基勢壘結構不斷的攫取細菌呼吸鏈中的電子。這種電子的攫取過程導致血蛋白的構象改變,使血小板在石墨烯表面發(fā)生團聚激活�；诮缑嫖锢砘瘜W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性能研究為了進一步探索單層石墨烯薄膜表面缺... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院上海硅酸鹽研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：115 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 石墨烯
        1.1.1 石墨烯的結構
        1.1.2 石墨烯的性能
            1.1.2.1 電學性能
            1.1.2.2 力學性能
            1.1.2.3 光學性能
            1.1.2.4 熱學性能
            1.1.2.5 其它性能
        1.1.3 石墨烯的制備
            1.1.3.1 機械剝離法
            1.1.3.2 外延生長法
            1.1.3.3 氧化還原法
            1.1.3.4 化學氣相沉積法
            1.1.3.5 其它方法
        1.1.4 石墨烯量子點的制備
            1.1.4.1 水熱反應法
            1.1.4.2 電化學剝離法
            1.1.4.3 物理方法
            1.1.4.4 溶液化學法
            1.1.4.5 熱解和碳化法
    1.2 石墨烯的生物醫(yī)學應用
        1.2.1 石墨烯的細胞毒性
        1.2.2 石墨烯的生物傳感器應用
        1.2.3 石墨烯的藥物裝載和運輸應用
        1.2.4 石墨烯的光治療應用
        1.2.5 石墨烯的抗菌材料應用
        1.2.6 石墨烯的組織工程應用
    1.3 石墨烯量子點的生物醫(yī)學應用
        1.3.1 石墨烯量子點的生物成像應用
        1.3.2 石墨烯量子點的生物傳感應用
        1.3.3 石墨烯量子點的藥物輸運應用
    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 實驗部分
        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 阿爾瑪藍細菌活力測試
            2.2.4.3 細菌活死熒光染色測試
            2.2.4.4 細菌微觀形貌觀察
        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)計學分析
    2.3 實驗結果
        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 樣品電學性能測試
        2.3.5 樣品表面的細菌響應
        2.3.6 血液相容性表征
    2.4 討論
    2.5 小結
第3章 氟化石墨烯及其生物學行為研究
    3.1 引言
    3.2 實驗方法
        3.2.1 石墨烯的制備和氟化
        3.2.2 表面表征
        3.2.3 細菌響應測試
        3.2.4 血液相容性和細胞相容性評價
        3.2.5 堿性磷酸酶活性測試
        3.2.6 細胞外基質(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 結果
        3.3.1 氟化石墨烯樣品表征
        3.3.2 細菌響應
        3.3.3 血液相容性
        3.3.4 細胞相容性
        3.3.5 干細胞成骨分化表征
    3.4 討論
    3.5 小結
第4章 氮摻雜石墨烯量子點的制備及其生物學行為研究
    4.1 引言
    4.2 實驗方法
        4.2.1 氮摻雜石墨烯量子點（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的制備
            4.2.1.3 氮摻雜石墨烯量子點的材料表征
        4.2.2 血液相容性和細胞毒性
        4.2.3 細胞黏附形貌觀察
        4.2.4 細胞成像
        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)計學分析
    4.3 結果
        4.3.1 氧化石墨烯的表征
        4.3.2 氮摻雜石墨烯量子點的表征
        4.3.3 溶血率和細胞增殖
        4.3.4 細胞黏附
        4.3.5 細胞形貌
        4.3.6 細胞成像
        4.3.7 成骨分化性能
            4.3.7.1 ALP和細胞外基質(zhì)礦化
            4.3.7.2 免疫熒光染色
    4.4 討論
    4.5 小結
第5章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡歷
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文與研究成果



本文編號：3149465