关于“神奇材料”石墨烯的一个偶然发现——由于其在电子、能源储存和能源生产方面的潜在用途,已经让科学家们兴奋不已——使其在医学和人类健康领域的应用更近了一步。
莫纳什大学的研究人员发现,氧化石墨烯薄片可以自发地改变结构,变成液晶液滴,而不需要任何专业设备。
由于石墨烯液滴现在很容易生产,研究人员说,这为其用于药物输送和疾病检测开辟了可能性。
该研究结果发表在该杂志上ChemComm,建立在现有关于石墨烯的知识基础上。石墨烯是人类已知的最薄、最坚固的材料之一,它是一种只有一个原子厚的二维碳薄片。这种“神奇材料”具有“蜂窝状”结构,强度是钢铁的100倍,具有高导电性和灵活性。
工程学院的Mainak Majumder博士说,因为石墨烯液滴会随着外部磁场的存在而改变结构,所以它可以用于控制药物释放的应用。
Majumder博士说:“药物输送系统倾向于使用非常有效的磁性颗粒,但它们不能总是被使用,因为这些颗粒在某些生理条件下可能是有毒的。”
“相比之下,石墨烯不包含任何磁性。再加上我们已经证明它可以简单而廉价地变成液晶,这一事实增强了它有一天可能被用于一种新型给药系统的前景。”
通常需要雾化器和机械设备将石墨烯变成球形。在这种情况下,该团队所做的就是将石墨烯片放入溶液中进行加工,以供工业使用。在一定的pH值条件下,他们发现石墨烯表现得像聚合物一样——可以自己改变形状。
该论文的第一作者,来自工程学院的Rachel Tkacz女士说,这一令人惊讶的发现发生在日常测试中。
“能够自发地将石墨烯的结构从单薄片转变为球形组件是非常重要的。没有人认为这是可能的。我们已经证明了这一点,”特卡兹表示。
“现在我们知道,石墨烯基组件可以在特定条件下自发改变形状,我们可以应用这一知识来观察它在接触毒素时是否会发生变化,这可能也为疾病检测的新方法铺平道路。”
该研究小组使用了一种先进的偏光显微镜,该显微镜位于美国海洋生物实验室,用于检测石墨素的微小变化。
Majumder博士说,与国际研究人员合作并使用世界上最先进的设备对这一突破性发现起到了重要作用。
“我们使用了类似于珠宝商用来观察珍贵宝石透明度的显微镜。唯一的区别是,由于我们使用了复杂的硬件和软件系统,所以我们使用的卫星要精确得多。这为我们提供了关于石墨烯薄片组织的关键信息,使我们能够识别这些独特的结构,”Majumder博士说。
Majumder博士和他的团队正在与石墨工业合作伙伴,战略能源有限公司和偏振光成像专家,来自美国海洋生物实验室的Rudolf Oldenbourg博士合作,探索如何将这项工作转化和商业化。
这项研究是由授予战略能源资源有限公司和莫纳什大学的ARC链接赠款实现的,这是澳大利亚石墨烯研究的首个链接赠款。
“我们非常高兴能与莫纳什大学Majumder博士的团队合作。他们在我们的合作项目中取得的进展令人震惊。”
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