由于較低的毒性和良好的生物相容性，石墨烯材料在細(xì)胞成像方面**了一股研究熱潮。石墨烯及其衍生物本身具有特殊的平面結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)，或者經(jīng)過(guò)熒光染料分子標(biāo)記之后，可用于體外細(xì)胞與***光學(xué)成像[63-66]，使其在**顯像和***方面具有很大的應(yīng)用前景。Dai課題組[67]***利用納米尺寸的聚乙二醇功能化氧化石墨烯(GO-PEG)的近紅外發(fā)光性質(zhì)用于細(xì)胞成像。他們將抗體利妥昔單抗（anti-CD20）與納米GO-PEG共價(jià)結(jié)合形成納米GO-PEG-anti-CD20，然后將納米GO-PEG和納米GO-PEG-anti-CD20與B細(xì)胞或T細(xì)胞在培養(yǎng)液中4℃培養(yǎng)1h，培養(yǎng)液中納米GO-PEG的濃度大約為0.7mg/ml，結(jié)果發(fā)現(xiàn)B細(xì)胞淋巴瘤具有強(qiáng)熒光，而T淋巴母細(xì)胞的熒光強(qiáng)度則很弱。另外，通過(guò)對(duì)GO進(jìn)行80℃熱處理17天后，再利用200W的超聲對(duì)GO溶液處理2h，得到的GO在紫外光(266–340nm)的照射下顯示出藍(lán)色熒光。常州第六元素公司可以生產(chǎn)多個(gè)型號(hào)的氧化石墨。呼和浩特改性氧化石墨

與石墨烯量子點(diǎn)類似，氧化石墨烯量子點(diǎn)也具備一些特殊的性質(zhì)。當(dāng)GO片徑達(dá)到若干納米量級(jí)的時(shí)候?qū)?huì)出現(xiàn)明顯的限域效應(yīng)，其光學(xué)性質(zhì)會(huì)隨著片徑尺寸大小發(fā)生變化[48]，當(dāng)超過(guò)某上限后氧化石墨烯量子點(diǎn)的性質(zhì)相當(dāng)接近氧化石墨烯，這就提供了一種通過(guò)控制片徑尺寸分布改變氧化石墨烯量子點(diǎn)光響應(yīng)的手段。與GO類似，這種pH依賴來(lái)源于自由型zigzag邊緣的質(zhì)子化或者去質(zhì)子化。同樣，這也可以解釋以GO為前驅(qū)體通過(guò)超聲-水熱法得到的石墨烯量子點(diǎn)的光發(fā)射性能，在藍(lán)光區(qū)域其光發(fā)射性能取決于zigzag邊緣狀態(tài)，而綠色的熒光發(fā)射則來(lái)自于能級(jí)陷阱的無(wú)序狀態(tài)。通過(guò)控制氧化石墨烯量子點(diǎn)的氧化程度，可以控制其發(fā)光的波長(zhǎng)。這一類量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)類似于GO，這說(shuō)明只要片徑小于量子點(diǎn)，都會(huì)產(chǎn)生同樣的光學(xué)效應(yīng)，也就是在結(jié)構(gòu)上存在一個(gè)限域島狀SP2雜化的碳或者含氧基團(tuán)在功能化過(guò)程中引入的缺陷狀態(tài)。呼和浩特改性氧化石墨隨著含氧基團(tuán)的去除，氧化石墨烯（GO）在可見(jiàn)光波段的的光吸收率迅速上升。

GO作為新型的二維結(jié)構(gòu)的納米材料，具有疏水性中間片層與親水性邊緣結(jié)構(gòu)，特殊的結(jié)構(gòu)決定其優(yōu)異的***特性。GO的***活性主要有以下幾種機(jī)制：（1）機(jī)械破壞，包括物理穿刺或者切割；（2）氧化應(yīng)激引發(fā)的細(xì)菌/膜物質(zhì)破壞；（3）包覆導(dǎo)致的跨膜運(yùn)輸阻滯和（或）細(xì)菌生長(zhǎng)阻遏；（4）磷脂分子抽提理論。GO作用于細(xì)菌膜表面的殺菌機(jī)制中，主要是GO與起始分子反應(yīng)（MolecularInitiatingEvents，MIEs）[51]的作用（圖7.3），包括GO表面活性引發(fā)的磷脂過(guò)氧化，GO片層結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)菌膜的嵌入、包裹以及磷脂分子的提取，GO表面催化引發(fā)的活性自由基等。另外，GO的尺寸在上述不同的***機(jī)制中對(duì)***的影響也是不同的，機(jī)械破壞和磷脂分子抽提理論表明尺寸越大的GO，能表現(xiàn)出更好的***能力，而氧化應(yīng)激理論則認(rèn)為GO尺寸越小，其***效果越好。

在GO還原成RGO的過(guò)程中，材料的導(dǎo)電性、禁帶特性和折射率都會(huì)發(fā)生連續(xù)變化，形成獨(dú)特而優(yōu)異的可調(diào)諧型新材料。2014年，澳大利亞微光子學(xué)中心賈寶華教授領(lǐng)導(dǎo)的科研小組***發(fā)現(xiàn)在用激光直寫氧化石墨烯薄膜形成微納米結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，材料的非線性可以實(shí)現(xiàn)激光功率可控的動(dòng)態(tài)調(diào)諧。與傳統(tǒng)的非線性材料相比，氧化石墨烯的三階非線性高出了整整1000倍，隨著氧化石墨烯中的氧成分逐漸減少，而非線性也呈現(xiàn)出被動(dòng)態(tài)調(diào)諧的豐富變化。不但材料的非線性系數(shù)的大小產(chǎn)生改變，其非線性吸收和折射率也發(fā)生變化，并且，這種豐富的非線性特性完全可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)操控。氧化石墨能夠應(yīng)用在交通運(yùn)輸、建筑材料、能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域。

氧化石墨烯（GO）在很寬的光譜范圍內(nèi)具有光致發(fā)光性質(zhì)，同時(shí)也是高效的熒光淬滅劑。氧化石墨烯（GO）具有特殊的光學(xué)性質(zhì)和多樣化的可修飾性，為石墨烯在光學(xué)、光電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一個(gè)功能可調(diào)控的強(qiáng)大平臺(tái)[6]，其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用日趨***。氧化石墨烯（GO）和還原氧化石墨烯（RGO）應(yīng)用于光電傳感，主要是作為電子給體或者電子受體材料。作為電子給體材料時(shí)，利用的是其在光的吸收、轉(zhuǎn)換、發(fā)射等光學(xué)方面的特殊性質(zhì)，作為電子受體材料時(shí)，利用的是其優(yōu)異的載流子遷移率等電學(xué)性質(zhì)。本書前面的內(nèi)容中對(duì)氧化石墨烯（GO）、還原氧化石墨烯（RGO）的電學(xué)性質(zhì)已經(jīng)有了比較詳細(xì)的論述，本章在介紹其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用之前，首先對(duì)相關(guān)的光學(xué)性質(zhì)部分進(jìn)行介紹。靜電作用的強(qiáng)弱與氧化石墨烯表面官能團(tuán)產(chǎn)生的負(fù)電荷相關(guān)。呼和浩特改性氧化石墨

GO的生物毒性除了有濃度依賴性，還會(huì)因GO原料的不同而呈現(xiàn)出毒性數(shù)據(jù)的多樣性。呼和浩特改性氧化石墨

所采用的石墨原料片徑大小、純度高低等以及合成GO的方法不同，因此導(dǎo)致所合成出來(lái)的GO片的大小、片層厚度、氧化程度（含氧量）、表面電荷和表面所帶官能團(tuán)等不同。GO的生物毒性除了有濃度依賴性，還會(huì)因GO原料的不同而呈現(xiàn)出毒性數(shù)據(jù)的多樣性，甚至結(jié)論相互矛盾[2-9]。此外，GO可能與毒性測(cè)試中的試劑相互作用，從而影響細(xì)胞活性試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性，使其產(chǎn)生假陽(yáng)性結(jié)果。如：Macosko與其合作者[10]的研究發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞活性試驗(yàn)中利用四甲基偶氮唑鹽（MTT）試劑與GO作用，GO的存在可以減少藍(lán)色產(chǎn)物的形成。因?yàn)樵诨罴?xì)胞中，當(dāng)MTT減少時(shí)就說(shuō)明有同一種顏色產(chǎn)物的生成。因此，基于MTT法試驗(yàn)未能體現(xiàn)出GO的細(xì)胞毒性。但是他們利用另一種水溶性的四唑基試劑——WST-8（臺(tái)酚藍(lán)除外），就能對(duì)活細(xì)胞和死細(xì)胞的數(shù)量進(jìn)行精確的評(píng)估。呼和浩特改性氧化石墨