石墨烯無(wú)標記追蹤 質(zhì)譜又有新應用

作為新型的碳納米材料，石墨烯這些年一直是材料學(xué)的熱門(mén)，研究成果廣泛應用于能源環(huán)境、生物醫藥等多個(gè)領(lǐng)域。但隨著(zhù)石墨烯從不同途徑進(jìn)入環(huán)境與人們的生活，其生物安全性以及潛在的生態(tài)風(fēng)險也開(kāi)始引起研究者的關(guān)注。

有不同的研究指出，石墨烯可以在DNA、蛋白質(zhì)、酶、細胞以及組織器官等不同水平上與生物體相互作用，引起健康風(fēng)險。例如2013年中科院上海應用物理研究所的一項研究表明氧化石墨烯可以顯著(zhù)誘發(fā)小鼠的急性肺損傷。而且除了通過(guò)腫瘤治療、生物植入等醫療方式直接進(jìn)入人體，石墨烯還可以沿著(zhù)食物鏈傳遞到高等生物體內，這也讓追蹤環(huán)境中的石墨烯成為研究石墨烯環(huán)境風(fēng)險的重要方向。

作為構成有機物的基礎元素，碳元素廣泛存在于自然環(huán)境與生物體中，這對石墨烯的追蹤造成了巨大的背景干擾，使得檢測和定量環(huán)境與生物體內的石墨烯極其困難。這一問(wèn)題的解決辦法通常是對石墨烯進(jìn)行化學(xué)標記，例如南京大學(xué)的科研團隊利用C14標記石墨烯以研究石墨烯在水稻內的富集、分布、遷移和轉化過(guò)程。但是這一方法過(guò)程復雜而且成本較高，并不適合大規模應用。

近日，中科研生態(tài)環(huán)境研究中心利用激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜法建立了一種無(wú)需化學(xué)標記的石墨烯定量檢測方法。在商品化石墨烯及氧化石墨烯中，由于制作工藝的問(wèn)題通常會(huì )含有一定量無(wú)法完全去除的金屬雜質(zhì)，這些金屬雜質(zhì)的穩定性很高，不會(huì )隨著(zhù)石墨烯在環(huán)境中的遷徙而變化，因此可作為檢測環(huán)境介質(zhì)中石墨烯材料含量的標記物。利用該技術(shù)，研究人員檢測了大豆苗中的石墨烯和氧化石墨烯的分布并進(jìn)行了原位成像，得到了新的研究成果。

激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA–MS)是激光剝蝕固體進(jìn)樣與電感耦合等離子質(zhì)譜聯(lián)用的技術(shù)，利用激光束對樣品進(jìn)行燒蝕，使之氣化后進(jìn)入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行分析，是原位微區元素含量和同位素比值分析測試的主流技術(shù)。LA–MS主要應用于地球化學(xué)中鋯石U-Pb同位素測年，除此之外還可以進(jìn)行元素分布分析、環(huán)境和礦物樣品分析等。石墨烯的檢測與定量是LA-MS新的應用方向。這一應用在推動(dòng)石墨烯環(huán)境風(fēng)險研究的同時(shí)也擴展了LA-MS的應用領(lǐng)域。

技術(shù)對科學(xué)研究的推動(dòng)不僅在于技術(shù)進(jìn)步可以推進(jìn)科學(xué)研究的深度，還在于拓展技術(shù)的應用可以解決不同領(lǐng)域的難題。很多時(shí)候研究面臨的瓶頸不是因為現有的技術(shù)不能滿(mǎn)足需求，只是沒(méi)有找到合適的方法。就如石墨烯的風(fēng)險研究，當出現新的思路，利用LA-MS對金屬雜質(zhì)進(jìn)行檢測時(shí)，不僅降低了檢測成本，還避免了化學(xué)標記法可能會(huì )改變材料性質(zhì)的不足，使研究更容易進(jìn)行下去。

對石墨烯潛在危害的認識越深入就越能幫助我們更好地利用石墨烯材料，在這一方面我們還有很長(cháng)的路要走。