然而，随着石墨烯及其相关衍生物纳米材料的广泛应用，不可避免会导致其不同程度地在环境中与人体内存在暴露，这使得人体及其他生物体更容易同这些纳米材料接触。那么，研究石墨烯纳米材料对环境及生物体可能存在的危害就显得十分必要。论文网

研究发现，将大肠杆菌和金黄色葡萄球菌暴露于石墨烯中，当石墨烯与细胞膜接触后，会引起细胞膜的破坏，甚至是菌体死亡[2]。随着生物化学科学理论的不断发展，科学研究技术手段的不断进步，针对石墨烯抑菌机理的研究不断深入，越来越多的研究证实，石墨烯能够对细菌细胞产生毒性。由此引发的对于石墨烯是否会对人体有所影响的疑问迎来了人们的密切关注与热烈讨论。有研究指出，石墨烯及其复合材料可以对人体某些细胞产生细胞毒性。虽然石墨烯及其复合材料的浓度不同以及与细胞相互作用的方式不同会导致其细胞毒性也不同，但以上研究均已表明石墨烯可能会对人体造成一定危害[3]。因此，想要明确阐释石墨烯与生物体之间相互作用的机理，就必须更加系统地研究石墨烯对生物体的影响。

众所周知，细胞作为生物体结构和功能的基本单位，是蛋白质、核酸以及多糖等生物分子的重要载体。因此，研究石墨烯纳米材料同细胞间的相互作用尤为必要。当石墨烯与细胞进行相互作用时，其特殊的二维空间结构，使其能够对细胞的生理形态、移动以及粘附性等一系列特性产生影响[4-5]。在这种相互作用中，有些可能会破坏细胞，对细胞产生危害，甚至引起细胞死亡。研究发现，石墨烯可以与人体血红细胞发生强烈的相互作用，致使细胞破裂死亡[6]。也有研究指出，石墨烯的细胞毒性与细胞的培养时间、温度以及培养液种类密切相关，同样地，石墨烯悬液的浓度与其水合粒径大小也会影响其细胞毒性。但迄今为止，石墨烯进入细胞内部的作用机制还没有一个系统、完整的解释。

2013 年，针对石墨烯抑菌机制的研究取得了重大突破。研究发现，石墨烯能够直接抽取细胞膜上的磷脂分子来破坏细胞膜以杀死细菌。究其原因，是细胞膜上的磷脂分子能够与二维的石墨烯片层发生强烈的相互作用，甚至被抽离吸附到石墨烯表面[7]。

由此看来，不可否认的是，石墨烯纳米材料与细胞之间的相互作用是决定其细胞毒性的关键步骤。尤其是细胞膜，作为细胞抵御外界损伤与破坏的第一道壁垒，需要进行更多的研究来解释细胞膜表面磷脂、蛋白质以及多糖等重要组分是如何识别石墨烯纳米材料的。其中，特别值得关注的是磷脂双分子层，它在细胞识别中发挥了极其重要的作用。顾名思义，磷脂双分子层是由两层磷脂分子整齐定向排列而成的团状双层结构，是细胞膜的基本支架，对于维持细胞功能的正常运行具有重要意义。研究发现，经化学修饰的碳纳米管表面能够交替分布亲水性与疏水性的官能团[8]，因此碳纳米管可以穿过外侧亲水内侧疏水的磷脂双分子层。类似地，由于氧化石墨烯的官能团可以使其具有两性，因此，氧化石墨烯也可以穿过磷脂双分子层。有科学家研究发现，石墨烯能够在磷脂双分子层的疏水内侧稳定存在[9]。考虑到石墨烯呈层片状，边缘较为尖锐，且具有良好的电传导能力，加之细胞膜具有两性特性，所以石墨烯穿过磷脂双分子层在理论上是完全可以实现的[10]。

由于在活细胞体系中，细胞膜的状态容易受到细胞生理活动的干扰，并且细胞膜具有流动性及复杂的结构特点，仅仅利用目前的实验手段很难实现直接观察和研究活体细胞膜。因此，科学家们选择采用一系列成分和结构更加简单，更容易进行实验观测的人工合成细胞膜模型来模拟和研究细胞膜的结构和自组织行为。同时，人工合成细胞膜又保留了细胞膜的部分性质，通过对其研究可以使我们大致了解细胞膜的一些性质。实验上采用的人工合成细胞膜模型种类很多，其中，大单层囊泡（giant unilamellar vesicals， GUVs）是最典型的、最被广泛采用的模拟细胞膜之一。因此本课题利用磷脂人工合成一系列的模拟细胞膜，即大单层囊泡（GUVs)，以及从活体细胞中直接制备提取质膜囊泡（giant plasma membrane vesicals，GPMVs)，以此来研究石墨烯对细胞膜形态、完整性及膜相态的影响，并与活细胞系，即大鼠嗜碱性白血病细胞（RBL-2H3 Cells）进行对照。同时，应用显微和荧光技术观察石墨烯纳米材料对细胞膜的影响和破坏作用。本课题将深入探讨石墨烯纳米材料对细胞膜造成损伤的原因，进一步阐明其作用机理，为这类新材料的设计和安全应用提供重要信息。文献综述