近日, 中國科學院合肥物質科學研究院技術生物與農業工程研究所黃青課題組, 電漿體物理研究所王奇課題組合作, 利用低溫電漿體處理氧化石墨烯, 發現處理後的氧化石墨烯的滅菌能力顯著提高.
石墨烯作為一種新型二維碳材料, 在多個生物醫學領域都顯示出巨大應用前景. 但與抗生素, 銀等其他傳統滅菌藥物/材料相比, 一般的石墨烯類材料的滅菌能力較弱. 為提高其滅菌能力, 通常做法是在石墨烯類材料上通過化學手段連接其他抑菌能力較強的材料. 但是, 化學處理過程複雜且可能會引起環境及健康風險. 該研究採用低溫電漿體處理氧化石墨烯並研究其滅菌效果, 發現氫電漿體處理後的氧化石墨烯在0.02mg/mL濃度下即可引起近90%的細菌的滅活, 遠高於未經處理的氧化石墨烯的滅菌能力. 為探索其原因, 研究人員對處理前後的氧化石墨烯進行了原子力顯微鏡 (AFM) , 拉曼 (Raman) 光譜顯微成像及X射線光電子能譜 (XPS) 等表徵分析, 並對處理後的細菌樣品進行掃描電鏡 (SEM) 分析, 發現電漿體處理不僅能有效還原石墨烯並減小其尺寸, 還會導致氧化石墨烯表面缺陷增多, 形成多個不規則柱狀或針尖狀突起物, 進而導致細胞內含物的外泄及細菌死亡. 該研究表明, 低溫電漿體可作為一種有效的物理處理方法改性石墨烯類材料並提高其抗菌滅菌能力.
相關研究成果發表在Applied Physics Letters上. 該研究得到了安徽省重點研發計劃, 國家自然科學基金委, 安徽省自然科學基金及中科院青年創新促進會等的資助.
圖1.電漿體處理前 (a, c, e, h, j) 後 (b, d, f, i, k) 氧化石墨烯的AFM, Raman (光譜及ID/IG成像) 及XPS表徵分析.
圖2.電漿體處理前後的氧化石墨烯滅菌能力比較
