石墨烯基季铵盐的抗菌改性研究

"石墨烯基季铵盐的制备及其抗菌性能 (2015年)" 本文主要探讨了石墨烯基季铵盐（GQAS）的制备过程及其实现的抗菌性能提升，其在生物医学领域的潜在应用价值。研究由天津工业大学改性与功能纤维天津市重点实验室的科研团队完成。 石墨烯，作为一种二维碳纳米材料，因其独特的物理化学性质，如高强度、高导电性和高比表面积，被广泛研究。然而，未经改性的氧化石墨烯（GO）在抗菌性能方面并不理想，因此需要对其进行功能化改性以增强其生物活性。在本研究中，研究人员首先对氧化石墨烯进行羧基化改性，生成GO-COOH，然后进一步进行氨基化改性，形成AG，最终通过特定反应得到石墨烯基季铵盐（GQAS）。季铵盐基团的引入赋予了材料正电荷，有利于与细菌细胞膜上的负电荷相互作用，从而破坏细胞膜，达到抗菌效果。 研究中采用了多种表征技术来验证和分析改性过程及产物特性。透射电镜（TEM）用于观察材料的微观结构，确认其二维片层特性是否保持；红外光谱分析（IR）则用于鉴定官能团的存在，确保改性反应的成功；X衍射（XRD）用于分析晶体结构的变化；X光电子能谱（XPS）则用于深入理解元素组成和化学状态。这些表征手段的综合运用，全面揭示了GO-COOH和GQAS的结构特征。 为了评估GQAS的抗菌性能，研究人员选择了两种代表性细菌——革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌作为测试对象。通过紫外-可见光光谱仪和扫描电镜（SEM），他们分析了GO、GO-COOH和GQAS对这两种细菌的抑制作用。实验结果显示，GQAS表现出显著的抗菌效果，对大肠杆菌的抑菌率高达86.1%，对金黄色葡萄球菌的抑菌率甚至达到了95.3%。这些数据表明，GQAS具有优秀的抗菌性能，可能成为一种有前途的生物医用材料，尤其是在抗菌涂层、伤口敷料或抗微生物感染治疗等方面。 关键词：石墨烯，季铵盐，抗菌性能，功能化 根据文章摘要，石墨烯基季铵盐的制备是通过多步化学改性实现的，其抗菌性能的增强主要归功于季铵盐基团的引入。这种改性方法为开发新型高性能的抗菌材料提供了新思路，对生物医学领域尤其是抗菌材料的研究具有重要意义。