近日，扬州大学涂育松、复旦大学谭砚文和华东理工大学方海平课题组合作，利用铜离子功能化石墨烯实现选择性的显著抗菌活性。相比环境铜离子，其抗菌活性提升两个数量级，在极大增强石墨烯抗菌活性的同时，对哺乳动物细胞表现为无毒性。相关论文发表于《先进功能材料》。
涂育松与合作者在前期研究石墨烯与细菌细胞膜相互作用时发现，细胞膜上的磷脂分子会被石墨烯抽取，导致细胞膜破坏，他们据此提出一种可能的石墨烯抗菌分子机制。此抗菌分子机制引起国内外同行广泛关注和尝试，但增强效果均未能超过两倍。
在最新成果中，他们提出利用铜离子来功能化石墨烯的抗菌机制。理论计算表明，石墨烯通过铜离子与石墨烯之间的离子π相互作用，大量吸附铜离子形成石墨烯铜离子复合物；通过带有正电的石墨烯铜离子复合物与带有负电的细菌细胞膜之间的静电作用，石墨烯展现独特功能性，不仅快速将铜离子大量运送并富集于细菌表面，而且离子π的相互作用可让铜离子价态转变，从而实现显著抗菌活性。
同时，他们发现，这一抗菌机制对带负电的细胞是有效的，而对于本身为电中性的哺乳动物细胞而言并不起作用，因此实现了选择性的显著抗菌活性。
涂育松表示，由于病变细胞如癌细胞等同样带有负电，所以该类石墨烯功能性抗菌机制也为高效和选择性的抗癌活性设计提供了指导。
来源：中国科学报
