据C&EN网站2014年6月10日报道,曲小刚等人使用石墨烯量子点(graphene quantum dots)催化分解双氧水(hydrogen peroxide),使其产生强而有力的杀菌羟基自由基。在类似于创可贴的绷带上,含有石墨烯量子点和少量的过氧化氢,即可显著减少小鼠创伤处的细菌的数量,相关研究成果2014年5月28日发表在“ACS Nano”杂志网站上。 曲小刚等人发明的涂层可以用于伤口消毒,不必使用抗生素(disinfect wounds without the use of antibiotics),如图1所示。在老鼠背上的伤口处,贴上用石墨烯量子点和低浓度的过氧化氢处理过的“创可贴”,则具有杀菌作用(见图1右侧图示,蓝色和绿色)。杀菌作用是石墨烯量拥愦呋??趸?獾姆纸?产生羟基自由基(黄色),穿刺细菌细胞膜所致。
新型“创可贴”也没有可感知的毒性
在另一项研究中,曲小刚和韩国国立交通大学(Korea National University of Transportation)、韩国忠南国立大学(Chungnam National University)、韩国汉阳大学(Hanyang University)以及韩国加图立大学(The Catholic University of Korea)的研究人员合作,在老鼠身上进行实验,结果表明羧基化(carboxylated)的石墨烯量子没有可感知的毒性,相关研究结果2013年7月5日已经在ACS Nano杂志发表。
为了测试碳纳米材料的有效性,研究人员将羧基化石墨烯量子点加入到革兰氏阳性的金黄色葡萄球菌(gram-positive Staphylococcus aureus)和革兰氏阴性的大肠杆菌(gram-negative Escherichia coli)两种类型的细菌悬液中。然后他们确定能够使90%细菌细胞致死所需的过氧化氢用量,与未经处理的细菌悬液用量进行比较。相比之下,未经处理的细胞需要的过氧化氢用量要比经过处理的细胞更多,经过处理的细胞,过氧化氢所需量下降了90%,而且对两种类型的细菌均是如此。
随后研究人员制备涂有抗菌纳米材料的“创可贴”,他们将一个棉衬垫在石墨烯量子点中浸湿,然后在棉衬垫上加100μM的过氧化氢溶液,再将其包裹在老鼠背部的伤口上。但是,作为对照,研究人员仅仅是在棉衬垫滴一些生理盐水,同样包裹在另外一些小鼠的伤口上。三天后,将老鼠身上伤口处的绷带取下来,对细菌进行分析比较,发现纳米材料绷带上的细菌数量仅仅是盐水绷带上细菌数量的万分之一。
研究很有前景 但还有待深入
宁波材料技术与工程研究所吴爱国(Aiguo Wu of the Ningbo Institute of Materials Technology & Engineering)研究员说,尽管这样的结果是很有开发前景,但是在此“创可贴”用于人体临床试验之前,需要对石墨烯量子点进行长期的毒理学研究。吴爱国也认为这些“创可贴”应该对其他细菌,如对青霉素耐药性细菌进行试验,检查其杀菌效果如何。新加坡南洋理工大学的陈元(Yuan Chen of Nanyang Technological University)教授则认为,采用石墨烯量子点作为催化剂激活过氧化氢使其分解的确是一种新奇的想法。他想知道是否这些石墨烯量子点也可以用来激活其他抗菌药物。当然对于各种猜测与推理都需要时间,进行更多的、更深入的相关研究之后才有可能得出结论,让我们拭目以待吧。 关键词:过氧化氢,石墨,细菌,量子,研究
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