石墨烯薄膜及其衍生物的生物学行为研究
发布时间：2021-04-20 09:55
石墨烯的性能与其层数、表面缺陷以及掺杂物存在密切联系。石墨烯材料在抗菌、抗癌以及组织工程方面都显示出应用优势。然而,目前生物应用的石墨烯材料集中于多层以及块状石墨烯材料,对于单层石墨烯及纳米尺寸石墨烯的生物学性能却缺乏关注。基于此,论文通过不同的方法分别制备单层石墨烯和石墨烯量子点材料,探究缺陷和成分掺杂对其生物学性能影响。论文主要内容有:（1）单层石墨烯的可控制备及其生物学性能探查以半导体锗（Ge）为基体,采用化学气相沉积（CVD）的方法制备单层石墨烯薄膜。通过调整生长时间,分别制备了连续和非连续的石墨烯薄膜。非连续的石墨烯薄膜具有较多的边缘结构和缺陷,导致电学性能弱化。连续的石墨烯薄膜可提高锗基体的耐腐蚀性。金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的培养实验表明,石墨烯薄膜不仅通过界面疏水作用力诱导细菌胞膜磷脂质无序性变化,还可和半导体锗基体形成肖特基势垒结构不断的攫取细菌呼吸链中的电子。这种电子的攫取过程导致血蛋白的构象改变,使血小板在石墨烯表面发生团聚激活。基于界面物理化学过程,分析了石墨烯薄膜与生物体间的相互作用规律。（2）石墨烯的可控氟化及其生物学性能研究为了进一步探索单层石墨烯薄膜表面缺...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)上海市
【文章页数】：115 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 石墨烯
1.1.1 石墨烯的结构
1.1.2 石墨烯的性能
1.1.2.1 电学性能
1.1.2.2 力学性能
1.1.2.3 光学性能
1.1.2.4 热学性能
1.1.2.5 其它性能
1.1.3 石墨烯的制备
1.1.3.1 机械剥离法
1.1.3.2 外延生长法
1.1.3.3 氧化还原法
1.1.3.4 化学气相沉积法
1.1.3.5 其它方法
1.1.4 石墨烯量子点的制备
1.1.4.1 水热反应法
1.1.4.2 电化学剥离法
1.1.4.3 物理方法
1.1.4.4 溶液化学法
1.1.4.5 热解和碳化法
1.2 石墨烯的生物医学应用
1.2.1 石墨烯的细胞毒性
1.2.2 石墨烯的生物传感器应用
1.2.3 石墨烯的药物装载和运输应用
1.2.4 石墨烯的光治疗应用
1.2.5 石墨烯的抗菌材料应用
1.2.6 石墨烯的组织工程应用
1.3 石墨烯量子点的生物医学应用
1.3.1 石墨烯量子点的生物成像应用
1.3.2 石墨烯量子点的生物传感应用
1.3.3 石墨烯量子点的药物输运应用
1.4 论文的选题、意义与研究内容
第2章 单层石墨烯薄膜的制备及其抗菌和血液相容性性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 石墨烯膜的制备
2.2.2 表面性能表征
2.2.3 动电位极化曲线测试
2.2.4 抗菌性能测试
2.2.4.1 琼脂板涂布测试
2.2.4.2 阿尔玛蓝细菌活力测试
2.2.4.3 细菌活死荧光染色测试
2.2.4.4 细菌微观形貌观察
2.2.5 血液相容性测试
2.2.5.1 溶血率测试
2.2.5.2 血小板黏附测试
2.2.6 接触角测试
2.2.7 电流-电压曲线测试
2.2.8 统计学分析
2.3 实验结果
2.3.1 样品性能表征
2.3.2 耐腐蚀性测试
2.3.3 样品亲疏水性测试
2.3.4 样品电学性能测试
2.3.5 样品表面的细菌响应
2.3.6 血液相容性表征
2.4 讨论
2.5 小结
第3章 氟化石墨烯及其生物学行为研究
3.1 引言
3.2 实验方法
3.2.1 石墨烯的制备和氟化
3.2.2 表面表征
3.2.3 细菌响应测试
3.2.4 血液相容性和细胞相容性评价
3.2.5 碱性磷酸酶活性测试
3.2.6 细胞外基质矿化表征
3.2.7 胞内活性氧自由基的测定
3.2.8 伦理声明
3.3 结果
3.3.1 氟化石墨烯样品表征
3.3.2 细菌响应
3.3.3 血液相容性
3.3.4 细胞相容性
3.3.5 干细胞成骨分化表征
3.4 讨论
3.5 小结
第4章 氮掺杂石墨烯量子点的制备及其生物学行为研究
4.1 引言
4.2 实验方法
4.2.1 氮掺杂石墨烯量子点（N-GQDs）的制备和表征
4.2.1.1 氧化石墨烯的制备
4.2.1.2 氮掺杂石墨烯量子点的制备
4.2.1.3 氮掺杂石墨烯量子点的材料表征
4.2.2 血液相容性和细胞毒性
4.2.3 细胞黏附形貌观察
4.2.4 细胞成像
4.2.5 胞内自由基检测
4.2.6 碱性磷酸酶活性测试
4.2.7 细胞外基质矿化表征
4.2.8 免疫荧光染色分析
4.2.9 统计学分析
4.3 结果
4.3.1 氧化石墨烯的表征
4.3.2 氮掺杂石墨烯量子点的表征
4.3.3 溶血率和细胞增殖
4.3.4 细胞黏附
4.3.5 细胞形貌
4.3.6 细胞成像
4.3.7 成骨分化性能
4.3.7.1 ALP和细胞外基质矿化
4.3.7.2 免疫荧光染色
4.4 讨论
4.5 小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简历
攻读博士学位期间发表的论文与研究成果
本文编号：3149465
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)上海市
【文章页数】：115 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 石墨烯
1.1.1 石墨烯的结构
1.1.2 石墨烯的性能
1.1.2.1 电学性能
1.1.2.2 力学性能
1.1.2.3 光学性能
1.1.2.4 热学性能
1.1.2.5 其它性能
1.1.3 石墨烯的制备
1.1.3.1 机械剥离法
1.1.3.2 外延生长法
1.1.3.3 氧化还原法
1.1.3.4 化学气相沉积法
1.1.3.5 其它方法
1.1.4 石墨烯量子点的制备
1.1.4.1 水热反应法
1.1.4.2 电化学剥离法
1.1.4.3 物理方法
1.1.4.4 溶液化学法
1.1.4.5 热解和碳化法
1.2 石墨烯的生物医学应用
1.2.1 石墨烯的细胞毒性
1.2.2 石墨烯的生物传感器应用
1.2.3 石墨烯的药物装载和运输应用
1.2.4 石墨烯的光治疗应用
1.2.5 石墨烯的抗菌材料应用
1.2.6 石墨烯的组织工程应用
1.3 石墨烯量子点的生物医学应用
1.3.1 石墨烯量子点的生物成像应用
1.3.2 石墨烯量子点的生物传感应用
1.3.3 石墨烯量子点的药物输运应用
1.4 论文的选题、意义与研究内容
第2章 单层石墨烯薄膜的制备及其抗菌和血液相容性性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 石墨烯膜的制备
2.2.2 表面性能表征
2.2.3 动电位极化曲线测试
2.2.4 抗菌性能测试
2.2.4.1 琼脂板涂布测试
2.2.4.2 阿尔玛蓝细菌活力测试
2.2.4.3 细菌活死荧光染色测试
2.2.4.4 细菌微观形貌观察
2.2.5 血液相容性测试
2.2.5.1 溶血率测试
2.2.5.2 血小板黏附测试
2.2.6 接触角测试
2.2.7 电流-电压曲线测试
2.2.8 统计学分析
2.3 实验结果
2.3.1 样品性能表征
2.3.2 耐腐蚀性测试
2.3.3 样品亲疏水性测试
2.3.4 样品电学性能测试
2.3.5 样品表面的细菌响应
2.3.6 血液相容性表征
2.4 讨论
2.5 小结
第3章 氟化石墨烯及其生物学行为研究
3.1 引言
3.2 实验方法
3.2.1 石墨烯的制备和氟化
3.2.2 表面表征
3.2.3 细菌响应测试
3.2.4 血液相容性和细胞相容性评价
3.2.5 碱性磷酸酶活性测试
3.2.6 细胞外基质矿化表征
3.2.7 胞内活性氧自由基的测定
3.2.8 伦理声明
3.3 结果
3.3.1 氟化石墨烯样品表征
3.3.2 细菌响应
3.3.3 血液相容性
3.3.4 细胞相容性
3.3.5 干细胞成骨分化表征
3.4 讨论
3.5 小结
第4章 氮掺杂石墨烯量子点的制备及其生物学行为研究
4.1 引言
4.2 实验方法
4.2.1 氮掺杂石墨烯量子点（N-GQDs）的制备和表征
4.2.1.1 氧化石墨烯的制备
4.2.1.2 氮掺杂石墨烯量子点的制备
4.2.1.3 氮掺杂石墨烯量子点的材料表征
4.2.2 血液相容性和细胞毒性
4.2.3 细胞黏附形貌观察
4.2.4 细胞成像
4.2.5 胞内自由基检测
4.2.6 碱性磷酸酶活性测试
4.2.7 细胞外基质矿化表征
4.2.8 免疫荧光染色分析
4.2.9 统计学分析
4.3 结果
4.3.1 氧化石墨烯的表征
4.3.2 氮掺杂石墨烯量子点的表征
4.3.3 溶血率和细胞增殖
4.3.4 细胞黏附
4.3.5 细胞形貌
4.3.6 细胞成像
4.3.7 成骨分化性能
4.3.7.1 ALP和细胞外基质矿化
4.3.7.2 免疫荧光染色
4.4 讨论
4.5 小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简历
攻读博士学位期间发表的论文与研究成果
本文编号：3149465
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