氧化石墨烯基复合材料的制备开题报告

1. 研究目的与意义

氧化石墨烯是石墨烯衍生物的一种，与石墨烯不同的是，氧化石墨烯中有大量的含氧基团，如羟基、羧基、环氧基等，这些基团的反应活性不同，可以通过合理的选择反应条件，控制反应只发生在某种基团上。同时，人们在研究过程中还发现许多小分子反应的路线可以直接应用于氧化石墨烯的改性过程中，使得具备的不同性能，是近年来国内外生物材料研究的热点之一。目前，氧化石墨烯在生物材料领域具备巨大的应用潜力，但是氧化石墨烯自身的抑菌性能有限。本课题提出通过控制实验条件将常见抗生素盐酸四环素负载到氧化石墨烯上，有望得到抑菌性能优异的新型氧化石墨烯材料。

2. 国内外研究现状分析

石墨烯于2004年由英国曼彻斯特大学geim和novoselov研究小组发现。石墨烯是由碳原子以sp²杂化连接的单层，厚度仅0.35 nm，是世界上最薄的新型二维纳米材料^[1]。氧化石墨烯(go)是石墨烯的衍生物，是底面含有羟基和环氧基，边缘含有羧基的石墨烯。这些含氧官能团丰富了其表面活性，赋予了氧化石墨烯更多有趣的理化和生物学特性^[2]。近期，上海应用物理所物理生物学实验室胡文兵等报道了go 的抗菌特性^[3]。此外，近年来国内外学者对go的生物安全性进行了研究，结果表明，go在细胞水平上是一种安全的材料，具有良好的生物相容性、抗菌性和吸附性，在生物医药领域具有很大的应用潜力^[4]。

2011年赵茜等人^[5]等人制备了壳聚糖/氧化石墨烯复合物，并对其形态和力学性能进行研究。通过透射电镜和拉伸试验表明氧化石墨烯在壳聚糖集体中分散良好，并且其拉伸强度和杨氏模量都有显著提高。但另一方面，复合材料的韧性有所下降。

2013年申玉璞等人^[6]制备了萘磺酸修饰的石墨烯基纳米银复合抗菌材料，并对其性能进行评价。通过与聚乙烯吡咯烷酮做保护剂的纳米银相比较，分析其稳定性，细胞毒性，抗菌活性。研究发现其分散性良好，具有更加良好的抗菌活性，生物相容性和相对较低的生物毒性，具有广阔的应用前景。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

(1) 氧化石墨烯的共价修饰；

(2) 新型氧化石墨烯材料的制备，即将盐酸四环素负载到共价修饰的氧化石墨烯上；

4. 研究创新点

随着抗生素的滥用，许多细菌对传统的抗生素产生了耐药性，比如阿莫西林。导致其不能有效的抑制细菌。氧化石墨烯作为一种在生物医药领域有着巨大潜能的材料，有一定的抗菌性能。将氧化石墨烯和盐酸四环素制备成复合物得到新型的抗菌材料，使它们产生协同效应，以期得到高效的抗菌效果。