倫敦帝國理工學(xué)院研究利用石墨烯堅硬且透光率高的特性，將其變?yōu)槿嗽炱つw的原材料。研究人員目前正在嘗試透過 3D 打印方式將其打造成化學(xué)改性（Chemical modification）涂層。（化學(xué)改性（Chemical modification）是指利用添加化學(xué)物質(zhì)的方式來對材質(zhì)進(jìn)行加強(qiáng)與改造。）

如果某些特定人群需要感應(yīng)器來感受到人造皮膚所帶來的觸覺的話，我們就可以利用石墨烯來制作出一種復(fù)合材料的機(jī)器，并賦予其更為敏感的壓力感知。雖然目前這個東西還無法佩戴，但在未來或許就能成為可穿戴設(shè)備。人們可以把它當(dāng)作義肢的一部分來靈活運用。該學(xué)院的研究人員在近幾年的時間里，一直在嘗試透過3D 打印技術(shù)將石墨烯制作成化學(xué)改性涂層，探究其在高靈敏度人造皮膚上的可行性。石墨烯在人造皮膚和涂層織物上的潛力很大。

研究學(xué)者運用石墨烯材料修復(fù)脊髓損傷

來自美國萊斯大學(xué)的研究團(tuán)隊在近期將石墨烯運用在治療脊髓受損的實驗上，更發(fā)現(xiàn)其結(jié)果相當(dāng)驚人，居然能讓脊髓嚴(yán)重受損的小白鼠在兩個禮拜內(nèi)又能夠有“近乎完美的運動控制能力”。

研究學(xué)者已知的是，石墨烯擁有能夠刺激神經(jīng)生長的效用，而聚乙二醇（PEG）則常被用在治療動物的脊髓損傷，但其結(jié)果能成功的比例少之又少。研究學(xué)者將此兩者已知的能力結(jié)合，并利用化學(xué)的方式將 PEG 跟石墨烯結(jié)合，制作成一種成為 Texas-PEG 的有傳導(dǎo)性結(jié)構(gòu)，更能幫助兩端受損的脊髓神經(jīng)修復(fù)以及重新鏈接。

更厲害的是，這個 Texas-PEG 材料并不只是在理論上能達(dá)到 PEG 和石墨烯雙方面的優(yōu)點而已，研究學(xué)者將其實際應(yīng)用在小白鼠的實驗上，發(fā)現(xiàn)小白鼠受損的脊髓竟能在 24 小時以內(nèi)恢復(fù)部分功能，經(jīng)過兩個禮拜后，其脊髓更像是已恢復(fù)全部功能，簡直于正常小鼠一樣能自在活動，讓科學(xué)家們感到相當(dāng)驚訝。

雖然目前已有許多種治療脊髓受損的方式，像是移植、電子刺激等，但多了一種能快速且有效治療的方式也無仿。目前，研究學(xué)者也繼續(xù)追尋能將 Texas-PEG 實際運用在人體的可能性，期望未來能將其可用性廣泛推廣到醫(yī)療層面上。

隨著資訊時代的到來，我們越發(fā)渴望新的知識、新的技術(shù)，對神經(jīng)功能障礙、喪失長期記憶也越發(fā)恐懼。阿茲海默癥又稱腦退化癥，便是大腦 β-amyloid 和 Tau 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)異常所造成的疾病，致使認(rèn)知能力與身體機(jī)能逐步惡化，最終甚至導(dǎo)致死亡。不過，最新的蛋白質(zhì)攝像技術(shù)或許能突破過往的界限，從根本研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。

正常大腦（左）與阿茲海默癥患者大腦（右）

目前的蛋白質(zhì)攝像使用 X 光散射晶體學(xué)（X-raycrystallography），先將蛋白質(zhì)集結(jié)制成晶體后，再以 X 光散射圖觀察晶體之電子密度分布，最后分析得到各原子的位置與彼此的化學(xué)鍵強(qiáng)弱。

但X光散射晶體學(xué)觀察的畢竟是無數(shù)蛋白質(zhì)分子制成之結(jié)晶，求得的結(jié)果也只是平均值，難免不慎清晰；況且有許多蛋白質(zhì)無法形成結(jié)晶，其中包括在生物體內(nèi)十分重要的膜蛋白類。于是，瑞士蘇黎世大學(xué)的 Longchamp 博士與其研究團(tuán)隊著手研發(fā)拍攝單一蛋白質(zhì)影像的方法。而低能全像電子顯微鏡則是拍攝單一蛋白質(zhì)影像的方法的主要工具。

低能全像電子顯微鏡的優(yōu)點，在于其低能電子不傷害蛋白質(zhì)，然而這些低能電子的穿透力也較弱，唯有將蛋白質(zhì)溶液噴灑在石墨烯（graphene）薄層才得以觀測。石墨烯是由碳原子組成的超薄材質(zhì)，只有一層原子的厚度卻能像塑膠一樣摺疊，而且比鉆石強(qiáng)韌，導(dǎo)電力優(yōu)于銅與金；它的發(fā)現(xiàn)讓 Geim 與 Novoselov 于2010 年獲得諾貝爾物理獎。

有了單一蛋白質(zhì)的攝像技術(shù)，在不久的未來我們將可以解析先前無法結(jié)晶的蛋白質(zhì)，也能更精準(zhǔn)地從多方面研究蛋白質(zhì)構(gòu)造。或許，阿茲海默癥、帕金森氏癥等蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)異常的疾病的研究，將因此突破至新境地，為諸多病友帶來希望曙光。

生物傳感是一項正在快速發(fā)展的新技術(shù)，在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，利用石墨烯作為傳感器進(jìn)行體外檢測是重要的研究和應(yīng)用方向。

石墨烯共價鍵修飾示意

石墨烯和其他納米粒子相結(jié)合，作為一種傳感器用于體外疾病檢測已經(jīng)得到了臨床實驗的論證。上海交通大學(xué)的科研團(tuán)隊在這方面取得了一定突破，他們實驗論證了呼氣檢測和唾液檢測的應(yīng)用。呼出氣體中的腫瘤標(biāo)志物或者疾病標(biāo)志物非常少量，因此對檢測的靈敏度要求極高。和傳統(tǒng)的常規(guī)檢測相比，石墨烯可以使檢測的靈敏度提高至少三個數(shù)量級，有些甚至可以達(dá)到單分子檢測。

此前在2015年，湖北中醫(yī)藥大學(xué)納米生物傳感中心張國軍教授團(tuán)隊與針灸骨傷學(xué)院王華教授團(tuán)隊合作，用電化學(xué)方法在針灸針的針尖表面分別沉積金納米顆粒與石墨烯，構(gòu)建納米針灸傳感針。據(jù)悉，這樣的納米針灸傳感針不僅穩(wěn)定性好，而且對PH敏感，對多巴胺等神經(jīng)遞質(zhì)也有良好的檢測靈敏度與選擇性，可用于機(jī)體多巴胺的檢測。

石墨烯還擁有極大的潛力來檢測和治療癌癥。在檢測方面，中國的科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出了基于石墨烯場效晶體管的單細(xì)胞傳感器，甚至能檢測出單一癌細(xì)胞。而英國曼徹斯特大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)，石墨烯氧化物可作為一種抗癌藥劑來對抗特定癌細(xì)胞。配合當(dāng)前的療法，可能使腫瘤收縮，遏制癌癥發(fā)展速度，以及治療后的復(fù)發(fā)。

正常細(xì)胞和癌細(xì)胞，分別和石墨烯進(jìn)行交互作用，在拉曼成像下顯示出不同的活動程度

石墨烯還被廣泛研究用于癌癥藥物的傳送，這主要得益于其較大的表面積允許將大量藥物傳送至體內(nèi)的特定區(qū)域。除了用于癌癥檢測和藥物傳送，石墨烯本身也被研究作為一種抗癌藥劑。例如，利用其熱傳導(dǎo)特性將非電離的無線電波轉(zhuǎn)換成熱能，殺死癌細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)和DNA。

當(dāng)前DNA測序的重要性日益凸顯，它不僅能對人類構(gòu)成有更深入的了解，還能進(jìn)一步了解遺傳性疾病、癌癥類型和人體免疫系統(tǒng)。而基于石墨烯的DNA測序通常需要創(chuàng)建一個石墨烯薄膜，將其浸入導(dǎo)電流體中，在一端加電讓DNA分子經(jīng)過石墨烯的小孔，從而讓科學(xué)家讀取DNA序列。該技術(shù)被稱為“納米孔DNA測序”，其特點是讀取快，測序成本低。

石墨烯高通量測序

納米醫(yī)學(xué)目前尚處于初期發(fā)展階段，同樣，石墨烯在醫(yī)療市場的應(yīng)用也處于早期發(fā)展階段。但它有潛力進(jìn)入許多醫(yī)療領(lǐng)域，并帶來革命性變化。現(xiàn)在我們要做的是鼓勵更多的研發(fā)項目，以確保將來出現(xiàn)更有效、更持久的預(yù)防和治療方法。