三維石墨烯及其表面改性后的細(xì)胞相容性研究.pdf

1、石墨烯的二維平面結(jié)構(gòu)及強(qiáng)疏水性是限制其作為生物支架材料應(yīng)用的兩個重要問題。為突破石墨烯的尺寸限制，本文通過水熱合成的方法，制備了三維自組裝石墨烯，并通過調(diào)節(jié)反應(yīng)時間、反應(yīng)方式來控制三維石墨烯的機(jī)械強(qiáng)度、孔徑尺寸、空間結(jié)構(gòu)，致力于搭建適應(yīng)細(xì)胞黏附與生長的立體空間，克服二維平面石墨烯空間上的限制;在克服其疏水性方面，分別采用物理（氮離子注入）與化學(xué)（加入含氮還原劑—乙二胺）兩種方法，對合成的三維石墨烯進(jìn)行氮摻雜，使得改性后的三維石墨烯材料獲

2、得良好的親水性。
　　本文使用激光共聚焦拉曼（Raman）、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅立葉紅外光譜儀(FT-IR)和X射線光電子能譜儀(XPS)對合成的三維石墨烯(3D-SGHs)，氮離子注入的三維石墨烯(N+/3D-SGHs)，以及乙二胺還原的三維石墨烯(3D/ED-SGHs)的結(jié)構(gòu)和成分進(jìn)行了表征。使用接觸角儀測試了修飾前后樣品的水接觸角。結(jié)果表明:3D-SGHs是由石墨烯片層堆疊組成的立體支架結(jié)構(gòu)，孔洞直徑2-5μm，疏水

3、性強(qiáng);物理改性（氮離子注入）不改變3D-SGHs的微觀結(jié)構(gòu)，但隨著氮離子注入劑量的增高，N+/3D-SGHs的氮含量、親水性均隨之增高;而化學(xué)改性（乙二胺）合成的3D/ED-SGHs與3D-SGHs相比孔洞明顯變大，孔徑達(dá)到100μm，氮含量與N+/3D-SGHs（注入劑量為1×1020個/cm2）相同，具有良好的親水性。
　　為研究材料三維形貌與氮摻雜對細(xì)胞相容性的影響，本文選取小鼠成纖維細(xì)胞(L929)和大鼠成骨細(xì)胞(ROS1

4、72)，選擇等量的二維石墨烯涂片作為對照組，進(jìn)行體外細(xì)胞培養(yǎng)。通過MTT吸光光度值測定細(xì)胞的增殖曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:①細(xì)胞在3D-SGHs表面黏附、生長的情況明顯優(yōu)于二維石墨烯表面，說明3D-SGHs為細(xì)胞提供了廣闊的生長空間，突破了二維材料的空間限制;②細(xì)胞在N+/3D-SGHs和3D/ED-SGHs上的增殖能力較3D-SGHs強(qiáng)，細(xì)胞的生長周期延長，說明氮的摻雜提高了材料的親水性，并進(jìn)一步提高了材料的細(xì)胞相容性;且對于N+/3D-S