氧化石墨烯对多种生物细胞的生态毒性研究：为环境应用解锁新视角

为探究氧化石墨烯（GO）的毒性和环境应用，研究人员合成 1 小时超声（1 h-LSGO）和 5 小时超声（5 h-LSGO）的冻干超声氧化石墨烯并对比。研究发现 1 h-LSGO 对动物细胞无毒性，5 h-LSGO 对小球藻（Chlorella vulgaris）毒性更强。1 h-LSGO 有望用于生物技术和农业。

　　氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）的毒性以及其在环境领域的应用，目前在很大程度上还不为人所知。GO 的合成步骤会对生物反应和毒性产生影响。在这项研究中，研究人员对冻干超声氧化石墨烯（Lyophilized Sonicated Graphene Oxide，LSGO）分别进行 1 小时（1 h-LSGO）和 5 小时（5 h-LSGO）的超声处理，合成相关物质，并对两种 GO 进行了物理化学特性对比。

研究人员利用腺癌细胞和成纤维细胞作为动物真核细胞模型的代表，大肠杆菌（Escherichia coli）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）作为原核细胞模型的代表，普通小球藻（Chlorella vulgaris）作为微藻真核细胞模型的代表，对两种 GO 在 0.1 - 100 mg/L^-1的浓度范围内展开了一系列毒性测试，旨在找出两种 LSGO 对不同生物模型细胞毒性的差异。此外，还通过扫描电子显微镜和荧光光谱分析，对暴露于两种 LSGO 的普通小球藻进行了物理化学分析。

实验结果显示，无论是 1 h-LSGO 还是 5 h-LSGO，对人肺泡腺癌细胞 A549 和小鼠成纤维细胞 L929 均无细胞毒性（细胞活力 < 70%）。同样，在 0.1 - 100 mg/L^-1的 LSGO 浓度下，也未观察到对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性。相反，普通小球藻对两种 LSGO 的反应比细菌和动物细胞更为敏感，5 h-LSGO 的影响比 1 h-LSGO 更为显著，在测试的较高 GO 浓度（100 mg/L^-1）下表现得尤为明显。

这些显著的结果可能归因于 5 h-LSGO 中碳碳双键（~ 48% sp²，~ 10% sp³）的浓度高于 1 h-LSGO（~ 8% sp²，~ 39% sp³），并且这些化学键与微藻细胞膜脂质双分子层中磷脂的不饱和脂肪酸发生了相互作用。这些重要研究结果表明，1 h-LSGO 没有毒性，可用于生物技术应用。另一方面，由于 GO 和普通小球藻可用作生物肥料，因此建议探索 1 h-LSGO - 普通小球藻组合的潜在生物刺激作用，以及其他符合可持续农业发展方向的环境应用。