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石墨烯與磷脂之間的作用——摘要、介紹
來(lái)源：上海謂載 瀏覽 1198 次 發(fā)布時(shí)間:2021-11-11
摘要
氧化石墨烯 (GO) 已證明 在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的各種有前途的應(yīng)用。 但 關(guān)于 GO 如何與細(xì)胞膜相互作用的信息或 模型系統(tǒng)仍然極其有限。 也是未知數(shù) GO 在與脂質(zhì)相互作用時(shí)會(huì)自我定向。 在這項(xiàng)研究中， Langmuir 單層技術(shù)應(yīng)用于空氣- 研究水/水界面的性質(zhì)和方向 GO 和脂質(zhì)模型之間的相互作用。 五脂 （DODAB、DSEPC、DSPC、DSPA 和 SA）具有相同的 18-碳烷基鏈但不同的電荷頭基被有意選擇以使可能的相互作用合理化。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種相互作用是由極性頭部基團(tuán)和 GO 之間的靜電相互作用控制的。 GO 可以摻入帶正電荷的脂質(zhì) DODAB 和 DSEPC 的單層，但不能摻入中性或負(fù)電荷的脂質(zhì) 帶電脂質(zhì)（DSPC、DSPA 和 SA）。 當(dāng) GO 被注入到帶正電荷的單層下面的亞相中時(shí) 脂質(zhì) DODAB 和 DSEPC，觀察到不同的表面壓力行為。 “edge-in”而不是“edge-in”的方向模型 提出了“face-in”來(lái)解釋GO對(duì)DODAB單層的吸附。
介紹
石墨烯，一種單原子厚的 sp2 平面片 -雜交 碳原子，最近引起了極大的關(guān)注 由于其新穎的光學(xué)，各種研究和應(yīng)用， 機(jī)械、電子、熱和生物特性。1,2 氧化石墨烯 (GO) 具有類似的原子級(jí)薄結(jié)構(gòu) 石墨烯，但含有大量的含氧 官能團(tuán)，例如邊緣的羧基和羥基 和基面上的環(huán)氧樹(shù)脂。1 GO 已經(jīng)證明 在生物傳感和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用 由于其特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，如 低成本制造工藝，豐富的膠體性質(zhì)，高 吸附性和通用熒光猝滅。 3-6 最后 幾年見(jiàn)證了GO的巨大進(jìn)步或功能化 GO 作為一種有效的方式來(lái)傳遞治療分子 生物活性肽、蛋白質(zhì)、核酸抗癌 藥物。4,7,8 GO 也被用于生物傳感，3,9 成像，10?12 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蛋白酶活性、13,14 和近紅外 癌癥和阿爾茨海默病的光熱治療。 15-17
GO在生物系統(tǒng)中的應(yīng)用需要解決 GO 和細(xì)胞成分之間可能的相互作用，例如 作為膜。 膜是自然的二維 (2-D) 屏障，物理分隔細(xì)胞的內(nèi)部環(huán)境 從外部環(huán)境來(lái)看。 作為主要結(jié)構(gòu)部件 在細(xì)胞膜中，磷脂參與多種 生物反應(yīng)，如細(xì)胞粘附、離子電導(dǎo)率、 疾病相關(guān)反應(yīng)，以及信號(hào)和 材料。 18 以前的研究報(bào)告說(shuō)，GO 可能是 應(yīng)用于細(xì)胞成像以及藥物和基因傳遞， 表明它可能進(jìn)入細(xì)胞。8,10,11 但關(guān)于 GO 如何與細(xì)胞膜或模型系統(tǒng)相互作用的研究仍然存在 19 也得到了不一致的結(jié)果 GO 的細(xì)胞毒性以及它如何進(jìn)入細(xì)胞膜。 20,21 而且，與球形或管狀納米材料相比， GO 是一個(gè)極薄的層（~1 nm），具有很大的表面積 和不規(guī)則的形狀。 1 目前尚不清楚 GO 如何定向 自身與細(xì)胞膜相互作用時(shí)。 因此它是 從根本上了解理解的本質(zhì) GO 與各種脂質(zhì)模型之間的相互作用。 這樣的 知識(shí)可以為未來(lái)提供更多信息 GO在生物和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。
除了 GO 在生物傳感和生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用 使用 GO 和其他一些方法研究、構(gòu)建和組織細(xì)觀或宏觀定義明確的復(fù)合材料 組件已被證明是簡(jiǎn)單而有用的 超級(jí)電容器等電子器件的制備方法 電極、導(dǎo)電聚合物和場(chǎng)效應(yīng)器件。 22-24 因此，理解和操縱交互， GO 與其他對(duì)象之間的定向和結(jié)構(gòu)控制 復(fù)合材料中的成分對(duì)于 潛在的制造和應(yīng)用。
Langmuir 單層膜和 Langmuir-Blodgett (LB) 膜在 空氣-水/水界面是典型的二維 (2-D) 表面化學(xué)方法，廣泛應(yīng)用于 兩親分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)研究 空氣-水/水界面，例如蛋白質(zhì)和脂質(zhì)。 25-27 這些方法的一個(gè)顯著特點(diǎn)是層結(jié)構(gòu)的內(nèi)在和精確控制，直到分子 等級(jí)。 由于羧基的去質(zhì)子化 GO 片的邊緣，22,28 靜電相互作用是預(yù)期的 帶負(fù)電荷的 GO 和帶電荷的脂質(zhì)之間。 空氣- 水/水界面有望作為一個(gè)完美的 研究脂質(zhì)和 GO 之間相互作用的游樂(lè)場(chǎng)， 因?yàn)閮捎H脂質(zhì)很容易將自己定位在 極性/帶電基團(tuán)的界面合并在 親水性水相，而非極性部分面對(duì) 朝氣相。
在這項(xiàng)研究中，為了理解和定義性質(zhì) GO和脂質(zhì)模型之間相互作用的方向和方向 具有不同頭部基團(tuán)的朗繆爾單層技術(shù) 應(yīng)用于空氣-水/水界面以表征 分子堆積、吸附和偶極子等性質(zhì) 片刻。 具有相同烷基鏈長(zhǎng)度的五種脂質(zhì)（18 碳）但不同的電荷和頭基是 選擇合理化可能的相互作用。 所有烷基 本研究中使用的脂質(zhì)有 18- 碳鏈消除終端可能的影響 烷基，如方案 1 所示。 Langmuir-Blodgett 薄膜 轉(zhuǎn)移到基板上以進(jìn)一步表征 使用原子力顯微鏡的單層形態(tài) （原子力顯微鏡）。
方案 1. 脂質(zhì)和氧化石墨烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)
