石墨烯生物技术

石墨烯是碳的同素异形体大家族的又一个传奇，也是当今横跨学术界和产业界的超级明星，几乎到了家喻户晓、妇孺皆知的程度。当然，石墨烯是当之无愧的。作为由单层碳原子构成的蜂窝状二维原子晶体材料，石墨烯拥有无与伦比的特性。理论上讲，它是导电性和导热性较好的材料，也是理想的轻质高强材料。正因如此，一经问世便吸引了全球范围的关注。石墨烯有可能创造一个全新的产业，石墨烯产业将成为未来全球高科技产业竞争的高地，这一点已经成为国内外学术界和产业界的共识。从2004年至今，已经有了近十六年的历史沉淀。无论是石墨烯的基础研究，还是石墨烯材料的产业化实践，人们都有了更多的一手材料，更有可能对石墨烯材料有一个全方位套丛书出的、科学的、理性的认识。总结历史，是为了更好地走向未来。对于新兴的石墨烯产业来说，战略前沿新材料——石墨烯出版工程的出版意义也是不言而喻的。事实上，国内外已经出版了数十部石墨烯相关书籍，其中不乏经典性著作。本丛书的定位有所不同，希望能够全面总结石墨烯相关的知识积累，反映石墨烯领域的国内外前沿研究进展，展示石墨烯新材料的产业化现状与发展前景，尤其希望能够充分体现国人对石墨烯领域的贡献。本丛书共包括22分册，执笔作者20余位，都是石墨烯领域的重量级学者、专家，因此可以从源头上保障丛书的专业性和科学性。丛书分五大部分，囊括了从石墨烯的基本性质和表征技术，到石墨烯材料的制备方法及其在不同领域的应用，以及石墨烯产品的计量检测标准等全方位的知识总结。同时，两份产业研究报告详细阐述了世界各国的石墨烯产业发展现状和未来发展趋势。除此之外，丛书还为广大石墨烯迷们提供了一份科普读物《有问必答：石墨烯的魅力》，针对广泛征集到的石墨烯相关问题答疑解惑，去伪求真。本丛书的内容涵盖石墨烯新材料的方方面面，每个分册也相对独立，具有很强的系统性、知识性、专业性和即时性，凝聚着各位作者的研究心得、智慧和心血，供不同需求的广大读者参考使用。希望丛书的出版对中国的石墨烯研究和中国石墨烯产业的健康发展有所助益。

本书全面地介绍了石墨烯生物医学应用的进展，全书共九章。首先简单介绍了石墨烯及其性质，其次对石墨烯基材料在电化学生物传感器、神经接口器件、生物成像、药物与基因递送、生物组织工程、肿瘤光热治疗、抗菌材料等方面的应用进行了系统性阐述，文末对石墨烯生物安全性方面的研究进行了综述。 本书可作为高等学校材料相关专业本科高年级学生、研究生的学习用书，以及教师、科技工作者和企业专业技术人员的参考书，尤其对从事石墨烯材料研究的科研人员将具有很好的指导意义。

第1章  石墨烯及石墨烯基材料简介
1.1 石墨烯结构
1.2 石墨烯特性
1.3 石墨烯的制备方法
1.3.1 微机械剥离法
1.3.2 碳化硅热解外延生长法
1.3.3 化学气相沉积法
1.3.4 有机合成法
1.3.5 溶剂剥离法
1.4 石墨烯基材料
1.4.1 氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、石墨烯量子点
1.4.2 功能化修饰石墨烯
1.4.3 掺杂石墨烯
1.4.4 石墨烯基复合材料
1.5 石墨烯及石墨烯基材料的生物应用
1.5.1 大比表面积
1.5.2 独特的表面性质
1.5.3 独特的光学性质
1.5.4 优越的电学性质
1.6 总结与展望
参考文献
第2章 石墨烯光电生物传感器
2.1 简介
2.2 石墨烯电化学传感器
2.2.1 石墨烯电化学传感器检测原理
2.2.2 石墨烯电化学传感器的应用
2.3 石墨烯场效应晶体管传感器
2.3.1 石墨烯场效应晶体管简介
2.3.2 石墨烯场效应晶体管传感器的应用
2.4 石墨烯表面等离激元共振传感器
2.4.1 表面等离激元共振简介
2.4.2 石墨烯表面等离激元共振传感器的应用
2.5 总结与展望
参考文献
第3章 石墨烯神经接口
3.1 神经接口简介
3.2 神经接口分类
3.3 传统神经电极
3.4 石墨烯场效应晶体管神经探针
3.5 基于石墨烯薄膜的透明神经电极
3.6 石墨烯纤维神经电极
3.7 基于石墨烯的可拉伸电极
3.8 基于石墨烯的磁共振成像兼容神经电极
3.9 石墨烯角膜接触镜电极
3.10 总结与展望
参考文献
第4章 石墨烯生物成像
4.1 简介
4.2 用于生物成像的石墨烯基纳米材料
4.3 石墨烯基纳米材料生物成像
4.3.1 光学成像
4.3.2 放射性核素成像
4.3.3 磁共振成像
4.3.4 光声成像
4.3.5 计算机断层扫描
4.3.6 多模态成像
4.4 总结与展望
参考文献
第5章 基于石墨烯的药物与基因递送
5.1 基于石墨烯的药物递送
5.1.1 药物控制释放载体
5.1.2 基于石墨烯的药物递送
5.2 基于石墨烯的基因递送
5.2.1 基因疗法
5.2.2 基于石墨烯的基因递送
5.3 当前挑战与未来展望
参考文献
第6章 石墨烯与生物组织工程
6.1 引言
6.2 石墨烯的性质与组织工程
6.3 石墨烯与干细胞
6.3.1 纳米材料影响干细胞命运
6.3.2 石墨烯基平面薄膜对干细胞命运的调控
6.3.3 图案化的二维石墨烯基底对干细胞命运的调控
6.3.4 三维石墨烯基干细胞支架
6.4 石墨烯材料在体组织工程的应用
6.4.1 骨组织工程应用
6.4.2 心脏组织工程应用
6.4.3 神经组织工程应用
6.4.4 其他组织工程应用
6.5 总结与展望
参考文献
第7章 石墨烯肿瘤光热治疗
7.1 基于纳米材料的肿瘤光热治疗
7.1.1 癌症治疗与纳米医学
7.1.2 肿瘤的光热治疗
7.1.3 光热治疗法常用材料
7.2 基于石墨烯的肿瘤光热治疗
7.2.1 基于石墨烯的肿瘤光热治疗
7.2.2 基于石墨烯的肿瘤联合治疗
7.2.3 基于石墨烯的医学成像引导的光热治疗
7.2.4 石墨烯与低功率高效光热治疗
7.2.5 石墨烯与声动力疗法
7.2.6 总结与展望
参考文献
第8章 石墨烯基抗菌材料
8.1 有争议的石墨烯基材料的抗菌性
8.2 与抗菌性相关的石墨烯基材料特性
8.3 石墨烯基材料的抗菌机理
8.3.1 通用机制
8.3.2 石墨烯基材料分散液与石墨烯基薄膜的抗菌机制
8.4 石墨烯基材料抗菌相关的应用
8.4.1 石墨烯基抗菌材料的应用模式
8.4.2 石墨烯基伤口敷料
8.4.3 石墨烯基组织工程支架材料
8.4.4 石墨烯基抗菌包装材料
8.4.5 石墨烯基抗菌药物递送载体材料
8.4.6 石墨烯基净水滤膜材料
8.5 石墨烯基材料的抗病毒潜力
8.6 总结与展望
参考文献
第9章 石墨烯的生物安全性
9.1 石墨烯基材料的生物效应
9.2 动物毒性
9.3 人类健康和生态环境
9.4 减小危害的手段
9.5 总结和展望
参考文献
索引