雖然硬件、軟件和各種設計機製對3D打印至關(guan) 重要，但材料科學是這項先進技術的核心，並日益成為(wei) 主流。使用金屬和碳纖維進行3D打印現在特別受歡迎，並且變得越來越便宜與(yu) 為(wei) 每個(ge) 人所接受，而這最初僅(jin) 限於(yu) 擁有更多財政資源和研究能力的工業(ye) 公司。石墨烯，有時被稱為(wei) “半金屬”，由於(yu) 其超輕的重量和令人難以置信的強度而被吹捧為(wei) 充滿神奇功能的材料——甚至遠遠超過鑽石與(yu) 鋼鐵。這種材料是否也可以變為(wei) 主流？如果是，這會(hui) 是一件好事嗎？

日前，來自印度的兩(liang) 位研究人員發表了《石墨烯綜合應用：生物醫學關(guan) 注的重點》的研究論文，探討了石墨烯在3D打印中的應用，以及暴露於(yu) 細胞時可能產(chan) 生的潛在毒性。石墨烯的獨特之處在於(yu) 它是一種2D結構，具有令人難以置信的強度、剛性和令人興(xing) 奮的品質，如導電性。但在生物醫學應用中，比如創建支架以促進活細胞生長或用於(yu) 藥物遞送、生物成像、甚至生物傳(chuan) 感時，人們(men) 又對其安全性感到擔憂。

這種獨特材料的合成通過自上而下或自下而上的方法進行，分別使用化學燒蝕、電化學氧化或等離子體(ti) 處理——或者用相當大的石墨烯片向上構建。正如印度這兩(liang) 位科學家指出的那樣，氧化石墨烯（GO）被認為(wei) 是生物醫學用途中最柔韌的，與(yu) 氧化程度較低的RGO一樣，兩(liang) 者都具有更好的水溶性。

“石墨烯穩定分散體(ti) 的製備由於(yu) 其疏水性，仍然是一個(ge) 尚未解決(jue) 的問題，”研究人員說，“這可以通過幾個(ge) 小時的超聲波處理石墨烯懸浮液來實現，也可以通過使用表麵活性劑或聚合物來實現。”

隨著時間的推移，研究人員對各種溶劑進行了研究，但這再次提高了毒性的可能性，這就是為(wei) 什麽(me) 現在有一種更環保、更純粹的方法來製造優(you) 質石墨烯片的趨勢，例如那些采用高速剪切混合技術的石墨烯，而不需要可能有毒的化學品的方法。繼續研究在這一領域是重要的，因為(wei) 石墨烯在生物醫學應用中具有難以置信的潛力，同樣適用於(yu) 藥物傳(chuan) 遞，包括基因和蛋白質，以及作為(wei) 生物傳(chuan) 感器的石墨烯底物、抗微生物劑和組織工程。

“支持其臨(lin) 床應用的GO的壓倒性特性是兩(liang) 親(qin) 性，表麵官能度，熒光猝滅能力和表麵增強拉曼散射性質。石墨烯缺陷部位的疏水性，大比表麵積，波紋和晶界是考慮其生物醫學用途的重要因素。”研究小組表示。

隨著這項研究/審查，科學家們(men) 也意識到3D打印和石墨烯以互補的方式非常適合彼此，石墨烯也致力於(yu) 增強聚合物材料（特別是在生物醫學應用中），因此經常在這種不斷發展的技術中使用：

“……在3D打印的幫助下，可以調整一係列生物材料，以獲得複雜組織工程應用所需的特性和多種功能，以及製造適合手術的結構。”

然而，石墨烯如何與(yu) 生物結構混合仍然存在很大的擔憂，研究人員列出了許多可能對相互作用產(chan) 生影響的因素，包括：

·細胞的大小和形狀

·橫向尺寸

·表麵化學

·雜質

·凝聚

“石墨烯與(yu) 細胞膜之間的物理相互作用被認為(wei) 是石墨烯誘導毒性的主要機製，”研究人員表示。“石墨烯片的尖銳邊緣會(hui) 對細胞膜造成損傷(shang) ，導致細胞內(nei) 容物的泄漏。此外，GO和RGO都會(hui) 在哺乳動物細胞中誘導細胞毒性、氧化應激和DNA損傷(shang) 。”

雖然研究人員看到石墨烯在許多不同應用中的光明前景，包括生物醫藥行業(ye) 的應用，但在科學家和醫學專(zhuan) 業(ye) 人員試圖幫助克服對人類毒性的問題上，仍然存在明顯的和主要的障礙。

“歐洲新興(xing) 和新發現的健康風險科學委員會(hui) 將石墨烯列入危險材料清單。考慮到石墨烯的毒性潛力，仍有許多空白需要填補。在評估毒性時，應考慮所有物理化學參數，包括尺寸、形狀、附聚、層厚度、橫向尺寸和原子組成等。從(cong) 生物學的角度來看，應徹底調查濃度、持續時間、接觸途徑和雜質的影響。”論文作者說。

“總之，石墨烯有望為(wei) 生物醫學應用提供令人興(xing) 奮的納米平台，但仍有許多問題需要解決(jue) 。建議對石墨烯衍生物進行廣泛的安全性評估或驗證，然後再考慮將其用於(yu) 生物醫學應用或臨(lin) 床應用。”

藥物和基因傳(chuan) 遞應用。 a）阿黴素用胺-聚乙二醇功能化GO.b）用PEI結合的GO作為(wei) 基因沉默技術(RISC-RNA誘導的沉默複合物)進行siRNA的傳(chuan) 遞和mRNA的降解。