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石墨烯(graphene)是近几年来发展起来的一种新型二维无机纳米材料，自从2004年被报道以来，石墨烯在化学、物理、材料、电子等各个领域都展示了广阔的应用前景。最近，石墨烯基纳米材料在生物探针、药物载体、肿瘤治疗和光热治疗上的应用吸引了科学家的极大兴趣。石墨烯具有巨大的比表面积、稳定的化学和机械性能，在药物载体方向有着巨大的应用前景。然而，石墨烯在水溶液中分散性差、易聚集，且具有一定的生物毒性，所以，需要对石墨烯进行表面修饰。本论文运用了共价修饰和非共价修饰两种方法制备了水分散性和生物相容性良好的氧化石墨烯复合材料，这些材料在生物医药方面具有潜在的应用价值。具体研究内容及结果如下: (1)以甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱(MPC)为改性剂，利用自由基聚合的方法，制备了磷酰胆碱低聚物修饰的氧化石墨烯复合物(GO-PCn)。产物经傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)和原子力显微镜(AFM)表征，确认磷酰胆碱低聚物通过自由基聚合接枝在氧化石墨烯片层表面。随后，对GO-PCn的溶液分散性进行了考察。将产物GO-PCn分散在水、PBS和细胞培养液中，接枝后的产物在水中和细胞培养液中表现出良好的分散性。最后，将GO-PCn与人体内皮细胞(HUVEC)、小鼠巨噬细胞(RAW264.7)和成纤维细胞(L929)分别进行共培养，测试其体外细胞毒性。结果表明，接枝后产物的细胞毒性与氧化石墨烯相比有明显的降低。且利用激光共聚焦显微镜观察到GO-PCn可通过细胞内吞作用进入细胞。 (2)利用原子转移自由基聚合制备磷酰胆碱修饰的苝二酰亚胺水溶性复合物(Perylene-PCn)，并对产物进行核磁共振(1H NMR)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外光谱(UV)和紫外荧光光谱表征。并将Perylene-PCn与人体内皮细胞(HUVEC)、小鼠巨噬细胞(RAW264.7)和成纤维细胞(L929)分别进行共培养，以测试其体外细胞毒性。结果表明，Perylene-PCn具有良好的水溶性和生物相容性。利用水合肼为还原剂将氧化石墨烯(GO)还原得到石墨烯(RGO)。在水溶液中，将RGO与Perylene-PCn进行超声复合。产物RGO/Perylene-PCn经傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)、拉曼光谱(Raman)和原子力显微镜(AFM)表征，Perylene-PCn通过π-π相互作用与RGO复合。得到了稳定的、分散性良好的RGO/Perylene-PCn。在乙醇溶液中，将紫杉醇(PTX)负载到RGO/Perylene-PCn复合物上，其负载率可达到15％。将PTX负载的RGO/Perylene-PCn与胃癌细胞和成纤维细胞进行培养。结果表明，负载于复合物上的PTX保持了原有的效用，对细胞的杀死作用与纯PTX的作用相当，使得石墨烯在生物医药领域的应用成为可能。