研究发现纳米材料氧化石墨烯可通过肠道微生物组影响免疫系统

研究发现纳米材料氧化石墨烯可通过肠道微生物组影响免疫系统"该论文的通讯作者、瑞典卡罗林斯卡学院环境医学研究所教授BengtFadeel说："这表明我们必须将肠道微生物组纳入我们对纳米材料如何影响免疫系统的理解。研究结果对于确定纳米材料的潜在不利影响以及在新材料中减轻或防止这种影响非常重要。"石墨烯是一种极薄的材料，比人的头发还要薄一百万倍。它由单层碳原子组成，比钢铁更坚固，但又有弹性、透明和导电性。这使得它在众多的应用中极为有用，包括在配备有可穿戴电子设备的"智能"纺织品中，以及作为复合材料的组成部分，以增强现有材料的强度和导电性。随着石墨烯基纳米材料使用的增加，需要研究这些新材料如何影响身体。人们已经知道纳米材料会对免疫系统产生影响，近年来的一些研究表明，它们也会影响肠道微生物组，即胃肠道中自然存在的细菌。纳米材料、肠道微生物组和免疫力之间的关系是本研究使用斑马鱼进行的主题。被调查的纳米材料是氧化石墨烯，它可以被描述为石墨烯的一个相对物，由碳原子和氧原子组成。与石墨烯不同，氧化石墨烯可溶于水，是医学研究的兴趣所在，例如，作为在体内输送药物的一种手段。在这项研究中，研究人员让成年斑马鱼通过水接触氧化石墨烯，并分析了它如何影响微生物组的组成。他们既使用了正常的鱼，也使用了在其肠道细胞中缺乏一种叫做芳烃受体（通常缩写为AhR）的受体分子的鱼，这是一种对各种内源性和细菌性代谢物的受体。"我们能够表明，当我们将鱼暴露在氧化石墨烯中时，肠道微生物组的组成发生了变化，即使是低剂量，AhR也会影响肠道微生物组，"该研究的第一作者、卡罗林斯卡学院环境医学研究所的博士后研究员彭国涛说。研究人员还生成了完全缺乏天然肠道微生物组的斑马鱼幼体，这使得研究个别微生物组成分的影响成为可能，在这种情况下，丁酸（一种脂肪酸），它由某些类型的肠道细菌分泌。众所周知，丁酸能够与AhR结合。这样做，研究人员发现，氧化石墨烯和丁酸的组合在鱼体内产生了所谓的2型免疫力。结果发现，这种效果取决于肠道细胞中AhR的表达。"这种类型的免疫力通常被视为对寄生虫感染的一种反应。"彭国涛说："我们的解释是，肠道免疫反应可以以类似于处理寄生虫的方式处理氧化石墨烯。"使用一种先进的免疫细胞绘图方法，研究人员还能够表明，在斑马鱼幼虫中发现了一种叫做先天淋巴细胞的免疫系统组成部分。这表明斑马鱼是研究免疫系统的一个良好模型，包括原始或先天免疫系统。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336795.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1336795.htm

石墨烯取代沙子 制造更轻、更坚固的混凝土

石墨烯取代沙子制造更轻、更坚固的混凝土尽管石墨烯只是一张只有一个原子厚的碳原子薄片，但它却以无比坚固而著称。因此，这种"神奇材料"被掺入混凝土中也就不足为奇了，通常是为了使混凝土更加坚固耐用。但这通常只是在配方中加入石墨烯，而在新的研究中，莱斯大学的研究小组希望用它完全取代沙子。混凝土由三种主要成分组成：水、砂等骨料以及将其粘合在一起的水泥。按体积计算，砂是最大的成分，而由于现代人类对混凝土的贪得无厌，砂矿的开采量正在不断增加。这一过程不仅具有破坏性，而且还面临着资源枯竭的风险。这项研究来自莱斯大学化学家詹姆斯-图尔（JamesTour）的实验室，他的团队多年来一直在使用他们开发的一种名为闪焦耳加热的技术制造石墨烯。从本质上讲，富含碳的基础材料在电流的作用下迅速过热，转化为石墨烯薄片。在这种情况下，基础材料是冶金焦炭，一种从煤炭中提取的燃料。"最初的实验是将冶金焦炭转化为石墨烯，结果得到了一种大小与沙子相似的材料，"该研究的第一作者保罗-阿芬库拉（PaulAdvincula）说。"我们决定探索将冶金焦炭衍生的石墨烯用作混凝土中沙子的完全替代品，我们的研究结果表明，它的效果非常好。"节省沙子并不是唯一的好处。与使用普通骨料制成的混凝土相比，这种混凝土的重量减轻了25%，韧性提高了32%，峰值应变提高了33%，抗压强度提高了21%。但从另一方面看，其杨氏模量降低了11%，而杨氏模量是衡量材料抗拉伸变形能力的指标。研究小组表示，虽然石墨烯目前过于昂贵，无法使这种方法在商业上实现规模化，但它至少表明，还有其他方法可以采用。这项研究发表在《ACS应用材料》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1414825.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1414825.htm

上海微系统所在大尺寸石墨烯制备及导热应用方面获进展

上海微系统所在大尺寸石墨烯制备及导热应用方面获进展石墨烯材料的可控制备是石墨烯行业的基础，更是石墨烯在下游应用中充分发挥性能优势的关键。在批量制造石墨烯材料的过程中，精确控制石墨烯片层厚度、横向尺寸和化学结构等参数已成为石墨烯在热管理、新能源、纤维等领域应用的瓶颈。鳞片石墨剥离技术是发展最为成熟的石墨烯规模化制备技术之一，该方法已实现石墨烯片层厚度和化学结构的精确控制，但在横向尺寸调控方面仍面临挑战，典型的石墨烯横向尺寸分布在几百纳米到几个微米以内。单一石墨烯片的的横向尺寸越大，所组装构建的宏观结构在导热、导电和力学等性能方面具有更大的提升潜力和空间。因此，亟待发展横向尺寸在几十微米、甚至几百微米的大尺寸石墨烯材料规模化高效可控制备技术，而实现这一目标必须从制备机理上创新和突破。近日，针对传统技术利用长时间、强氧化剂环境氧化剥离石墨存在剪切破碎严重、横向尺寸难保持等关键科学问题，中国科学院上海微系统与信息技术研究所丁古巧课题组在前期独创的“离域电化学解理”方法（ChemicalEngineeringJournal）和“预解理再剥离”技术（Carbon）的基础上，提出了“氧化新鲜石墨烯网络结构”新策略。该策略首先利用离域电化学法深度解理石墨获得多孔的石墨烯网络结构，然后对获得的石墨烯多孔网络结构进行氧化剥离，因多孔网络结构为氧化剂的输运提供了高速通道，实现了氧化剂当量和氧化剥离时间的同步大幅减小（图1a），氧化剂当量从通常报道的2-5减少至1，氧化时间从通常的3-5h下降到1h，为大尺寸石墨烯材料的制备提供了新思路。图1.（a）“氧化石墨烯网络结构”策略示意图；（b）大尺寸氧化石墨烯横向尺寸及分布；（c）大尺寸氧化石墨烯的晶格结构分析；（d、e）“氧化新鲜石墨烯网络”策略的优势。该方法在不引入后续筛选处理的情况下实现了大尺寸高晶格质量氧化石墨烯的高效制备。将石墨剥离过程中横向尺寸保持率提高到目前文献报道最好水平的1.5-2倍，将氧化石墨烯的平均尺寸极限从~120μm提升到~180μm（图1b）。结构表征数据表明，所制备的水相可分散大尺寸氧化石墨烯具有完全不同于传统氧化石墨烯的晶格结构，也不同于一般的石墨烯，是介于氧化石墨烯和高质量石墨烯之间的一种特殊结构石墨烯材料。氧化剂当量和氧化时间同时减少抑制了石墨/石墨烯碎裂，并在很大程度上保留了石墨原料的sp2结构，在剥离形成的石墨烯片中形成了“晶区网络包围非晶区岛”的特殊晶格结构（图1c）。机理研究发现，深度预解理石墨结构并保持其“新鲜性”对于石墨烯横向尺寸保持至关重要，传统方法在预解理和氧化剥离体系之间切换时引入的洗涤干燥等过程不可忽视。现有预解理方法较难将石墨解理成石墨烯网络结构，且溶液体系切换不可避免的片层“回叠”效应在很大程度上破坏了新构建的氧化剂输运通道。相反，“离域电化学解理”体系较好地匹配了氧化剥离体系，从根本上避免了不同体系...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1303311.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1303311.htm

新方法可大规模生产高质量石墨烯

新方法可大规模生产高质量石墨烯石墨烯被称为“21世纪的神奇材料”。自2004年发现以来，这种单层碳原子材料一直因其众多独特性能而备受推崇。但目前大量生产的石墨烯有个缺点：质量不高。现在，美国哥伦比亚大学和加拿大蒙特利尔大学联合研究团队开发出一种新方法，利用无氧化学气相沉积（OF-CVD）法来净化石墨烯，从而大规模生产高质量石墨烯。相关论文发表在5月29日的《自然》杂志上。更多详情→除氧可提高大规模生产石墨烯质量（科技日报）

突破性人体研究证实"神奇材料"石墨烯是安全的

突破性人体研究证实"神奇材料"石墨烯是安全的临床试验透视首次人体受控接触临床试验使用的是超纯氧化石墨烯薄膜--一种与水兼容的材料。研究人员表示，还需要进一步研究这种氧化石墨烯材料或其他形式的石墨烯是否会产生不同的效果。研究小组还希望确定，长时间接触这种比头发丝还要细几千倍的材料是否会带来额外的健康风险。科学家于2004年首次分离出石墨烯，并将其誉为"神奇"材料。可能的应用领域包括电子产品、手机屏幕、服装、涂料和水净化。全世界都在积极探索石墨烯，以帮助对癌症和其他健康问题进行有针对性的治疗，并以植入式设备和传感器的形式使用石墨烯。不过，在用于医疗之前，所有纳米材料都需要经过测试，以确定是否存在潜在的不良影响。研究方法和结果爱丁堡大学和曼彻斯特大学的研究人员招募了14名志愿者，在严格控制的接触和临床监测条件下参与研究。志愿者们在从荷兰国家公共卫生研究所带到爱丁堡的一个专门设计的移动暴露室中骑自行车时，通过面罩呼吸了这种物质两个小时。在暴露前和每隔两小时测量一次对肺功能、血压、凝血和血液中炎症的影响。几周后，志愿者被要求返回诊所，重复接触不同大小的氧化石墨烯或清洁空气，以进行比较。结果发现，石墨烯对肺功能、血压或其他大多数生物参数没有不良影响。不过，研究人员注意到，吸入这种材料可能会影响血液凝结的方式，但他们强调这种影响非常小。结论和未来方向爱丁堡大学心血管科学中心的马克-米勒（MarkMiller）博士说："石墨烯等纳米材料前景广阔，但我们必须确保它们是以安全的方式制造的，然后才能更广泛地应用于我们的生活。能够在人体志愿者身上探索这种独特材料的安全性，是我们在了解石墨烯如何影响人体方面迈出的一大步。通过精心设计，我们可以安全地充分利用纳米技术"。曼彻斯特大学和巴塞罗那加泰罗尼亚纳米科学与纳米技术研究所（ICN2）的科斯塔斯-科斯塔雷洛斯（KostasKostarelos）教授说："这是有史以来第一项涉及健康人群的对照研究，它证明了非常纯净的氧化石墨烯（具有特定的尺寸分布和表面特征）可以进一步开发，从而最大限度地降低对人类健康的危害。""我们花了十多年的时间，从材料和生物科学的角度，同时也从临床能力的角度，通过召集该领域的一些世界顶尖专家，安全地开展了这项受控研究"。英国心脏基金会首席科学与医学官布莱恩-威廉姆斯（BryanWilliams）教授说："这种石墨烯可以安全地开发出来，而且短期副作用极小，这一发现为开发新设备、创新治疗方法和监测技术打开了大门。我们期待在更长的时间内看到更大规模的研究，以更好地了解我们如何安全地使用石墨烯等纳米材料，在向患者提供救命药物方面取得飞跃。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418551.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1418551.htm

石墨烯是一种从电子垃圾中提取金的新环保方法的关键

石墨烯是一种从电子垃圾中提取金的新环保方法的关键据NewAtlas报道，研究人员已经开发出一种有效的新方法，利用石墨烯从电子垃圾中回收金资源，而不需要任何其他化学品或能源。除了在珠宝中的表面用途外，黄金因其高导电性和易于加工而在电子元件中受到重视。但是，电子设备的周转率很高，回收金和其他贵金属的过程往往很麻烦，效率很低，而且需要化学品或高热量。但现在，曼彻斯特大学、清华大学和中国科学院的研究人员已经开发出一种更简单的方法，从电子垃圾中回收金。它所需要的只是一些石墨烯。首先，研究人员将电子垃圾磨碎，然后溶解在一种溶液中。通过加入由还原氧化石墨烯制成的膜，在几分钟内，纯金开始在膜的表面积累。仅仅1克石墨烯就足以提取几乎两倍的黄金，即使浓度低至十亿分之一，也能吸引特定样品中95%以上的黄金。重要的是，它不会吸引电子废物混合物中的其他金属，而且之后石墨烯膜可以被烧掉，留下纯金。这项研究的主要作者苏阳博士说：“这种明显的魔法本质上是一个简单的电化学过程。石墨烯和金离子之间独特的相互作用推动了这一过程，也产生了特殊的选择性。只有金被提取出来，没有其他离子或盐。”该团队表示，这项技术可以帮助减少被浪费的黄金数量，以及减少日益严重的电子垃圾环境问题。其他科学家已经通过使用主要由醋或其他温和的酸组成的溶剂，或设计在热水中会散开的电路板来解决这个问题。这项新研究发表在《自然通讯》杂志上。该团队在下面的视频中演示了这项技术。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1307205.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1307205.htm