今年10月，英國工程和自然科學研究委員會（EPSRC）拿出520萬英鎊，資助歐洲石墨烯制造商Graphenea和曼徹斯特大學等開展一個為期5年的項目，目標為探索以石墨烯為代表的二維材料在醫(yī)療技術上的應用，改善人們的健康狀況，解決未來人口老齡化的健康問題。那么，就目前石墨烯科學研究和技術應用而言，它在生物醫(yī)學、健康科學方面給我們帶來了怎樣的驚喜呢？

抗菌殺菌的“排頭兵”

2010年，伊朗科學家在研究中率先發(fā)現(xiàn)，將大腸桿菌和金黃色葡萄球菌暴露在石墨烯中，石墨烯層狀結(jié)構(gòu)納米片邊緣膜的應力可直接刺穿細菌的細胞膜，引發(fā)其內(nèi)部RNA（核糖核酸）泄漏，導致菌體死亡，從此掀開了石墨烯抗菌殺菌研究的序幕。研究顯示，氧化石墨烯納米懸浮液對大腸桿菌的抑制率超過90%，但對哺乳動物等的真核細菌毒性卻很小。而石墨烯具有比氧化石墨烯更強的抗菌活性，原因是石墨烯的邊緣更尖銳，更易損害細胞壁。

研究還發(fā)現(xiàn)，石墨烯基復合材料也具有很強的抗菌活性，比如氧化石墨/銀納米復合材料對各種病原體都顯示出顯著的抗菌活性。2013年，通過分子模擬技術發(fā)現(xiàn)了石墨烯可以抽取細胞膜的重要組分磷脂，導致細胞解體的新機制。

有預測認為，在不久的將來，納米級石墨烯有望成為新的抗菌藥物。由于人體不能吸收碳原子，石墨烯在完成“使命”后會通過腸道排出，這是比抗生素更安全、也為更有效的抗菌新途徑。同時，石墨烯還可能應用于紗布、導管、創(chuàng)可貼等醫(yī)療器具上，有效防止交叉感染。隨著生物化學新技術的不斷介入，石墨烯在生物醫(yī)藥領域的應用研究正在不斷拓展。功能化的納米石墨烯可作為有效載體，將抗癌藥物輸送到細胞中，提高治療功效。它還可同多糖等物質(zhì)結(jié)合，形成與細胞高度相容的復合材料，作為細胞生長支架植入人體。

智能保健的“理療師”

在不久前舉行的2016年中國國際石墨烯創(chuàng)新大會上，西班牙加泰羅尼亞納米科學與技術研究所的史蒂芬·洛奇教授曾對科技日報記者說，他很喜歡身上穿的這件由中國制造的中式服裝，雖輕薄但很暖和，因為衣服里面有個“小暖爐”。記者不禁好奇地查看“發(fā)熱服”的玄妙，原來是后背襯里有片石墨烯發(fā)熱膜在起關鍵作用。

在日常可穿戴服飾或護具中嵌入石墨烯發(fā)熱膜，具有智能理療保健功效。如采用石墨烯發(fā)熱技術的戶外服、圍巾、護腰及護腿等，內(nèi)襯中的石墨烯加熱膜可加熱至20℃—60℃，能在3秒內(nèi)迅速升溫。這類“發(fā)熱服”可通過控制器或手機端APP自由調(diào)節(jié)溫度，USB接口循環(huán)充電。

與傳統(tǒng)發(fā)熱理療產(chǎn)品不同的是，采用石墨烯發(fā)熱技術的理療產(chǎn)品釋放出的遠紅外波波長與人體波長相近，能與體內(nèi)細胞的水分子產(chǎn)生最有效的“共振”，促進血液循環(huán)，強化各組織之間的新陳代謝，增強再生能力，提高機體的免疫能力，從而起到醫(yī)療保健作用。

人體數(shù)據(jù)的“采集師”

英國曼徹斯特大學研究人員認為，智能服裝的“智能”主要體現(xiàn)在其包含的三類傳感器上，即測心電和肌電的生物傳感器、運動傳感器以及溫度傳感器。而這些功能，石墨烯都可以實現(xiàn)。

研究人員不斷發(fā)現(xiàn)，石墨烯及石墨烯基復合材料傳感器在不同的生物分子檢測中有著不俗表現(xiàn)：石墨烯傳感器能以高靈敏度檢測蛋白質(zhì)；石墨烯/金納米復合材料作為葡萄糖生物傳感器，可用于糖尿病、高血糖等疾病的葡萄糖定量檢測；利用氧化石墨烯納米片研制的傳感器，可檢測活體細菌內(nèi)的三磷酸腺苷。

那么，如何將石墨烯傳感器攜帶于身，隨時監(jiān)測人體數(shù)據(jù)？目前，改性的石墨烯材料已經(jīng)可以與紡織物結(jié)合形成一種新材質(zhì)的布料，不僅具有柔軟、可水洗、可彎曲的特點，還有超強的導電性能。基于這種石墨烯紡織物研發(fā)出的壓力傳感器，能根據(jù)文胸、鞋墊對身體的壓力測量生理特征數(shù)據(jù)；還有心率傳感器，可采集人體心率、血氧等數(shù)據(jù)。

通過收集這些數(shù)據(jù)，不僅能掌握個人的健康狀況，還能作為大數(shù)據(jù)分析，幫助企業(yè)了解消費者的行為習慣和消費需求，進行更精準的市場決策。由此，針對人體設計的石墨烯柔性傳感器將承擔起下一代提取人體大數(shù)據(jù)的重任。實際上，“石墨烯＋健康”不同凡響的應用才剛剛開始。據(jù)外媒報道，英國工程和自然科學研究委員會資助的石墨烯醫(yī)療計劃，未來將集中在癌癥、糖尿病和老年癡呆癥等方向的探索。讓我們拭目以待——石墨烯帶來驚喜連連。