理化所在氧化石墨烯潛在生物毒性研究方面取得新進展

　　碳基納米材料在生物醫學、食品、化妝品、催化等領域表現出巨大的應用前景，特別是石墨烯材料，引起了人們的密切關注。石墨烯是一種具有二維蜂窩狀結構的新型納米材料，它具有優異的力學、熱學、電學和光學性能，在生物醫藥、生物傳感器及電化學等方面具有潛在的應用，尤其是在藥物傳遞方面，由于石墨烯具有較大的比表面積，可以通過上下表面及其邊緣負載藥物，其負載能力遠勝于其它納米材料。當石墨烯氧化成氧化石墨烯（GO）后，增加了羧基、羥基及環氧基團等結構，提高了氧化石墨烯在水中的分散性和易于功能化的優勢，使氧化石墨烯更易于修飾靶向分子并增加了其在人體血液中的流動性，從而實現更高效更安全和靶向的藥物遞呈。生物安全性是決定石墨烯能否真正走向應用的必備條件，但是已有的毒性實驗研究仍無法就石墨烯潛在毒性問題給出明確的回答。

　　近日，中國科學院理化技術研究所微納材料與技術研究中心研究人員在石墨烯生物應用研究的基礎上，首次以哺乳期仔鼠為模型，系統研究了GO經口服暴露后對哺乳期仔鼠生長發育的影響。之所以選擇哺乳期仔鼠作為模型，是因為納米材料的生殖發育毒性越來越受到人們的重視，哺乳期母嬰尤其是新生兒由于其特殊的生理階段特性，其肝臟功能、腎臟功能不完善，抵抗力差，對藥物的代謝和清除能力遠低于成年人，容易產生藥物毒性。因此，研究氧化石墨烯對哺乳期仔鼠發育的影響對于揭示石墨烯的潛在毒性具有重要的意義。實驗結果表明，經自由飲水21天后，高劑量組（0.8 mg/d）仔鼠的體重、體長以及尾長等發育指標顯著低于對照組。組織形態學進一步證實了高劑量組GO會引起仔鼠的生長發育遲緩。研究人員認為，GO引起仔鼠生長發育遲緩的原因可能是哺乳期間仔鼠在長期接觸GO后導致小腸腸絨毛發育抑制、變短，從而阻礙了仔鼠對營養物質的吸收，導致仔鼠發育遲緩。文章為揭示石墨烯與生物體之間的相互作用關系提供了重要的依據，為氧化石墨烯進一步的生物應用研究奠定了毒理學基礎。相關研究成果發表在新一期的《生物材料》（Biomaterials）上（2015, 40, 23-31）。

　　該研究獲得國家科技部“863”項目和國家自然科學基金項目的大力支持。

哺乳期仔鼠口服飲用高劑量的氧化石墨烯21天后引起仔鼠生長發育遲緩