垂直石墨烯薄片在植入物表面形成保护层，使细菌不能附着，另外锋利的石墨烯片可以切开并杀死细菌。而人类细胞的体积是细菌的15000倍，因此对细菌来说致命的攻击对人体细胞却只是一个很小的划痕。具有石墨烯薄片涂层的植入物可以帮助保护患者免受感染，消除对抗生素治疗的需要并且降低人体对植入物排斥的风险，保证骨结合-骨结构生长附着植入物的过程-不受影响。事实上，石墨烯已被证明有益于骨细胞

表面上的一层薄薄的石墨烯薄片可以杀死细菌，防止在移植等手术期间发生感染。瑞典查尔姆斯理工大学最近发表在Advanced Materials Interfaces上的新研究成果宣布了这个发现。

像髋关节、膝关节替换或是牙齿种植这类外科植入手术近年来有所增加，然而手术过程中总面临细菌感染的风险。最坏的情况下，感染会造成植入物无法附着在骨骼上，也就意味着必须被移除。

细菌在诸如血液之类的流体中传播，试图附着在合适的表面上。一旦条件适宜，它们开始生长和繁殖，形成生物膜的保护层。Chalmers的一个研究小组现在已经表明，一层垂直的石墨烯薄片形成一个保护表面，使细菌不能附着。相反，锋利的石墨烯片还会切开并杀死细菌。因此，涂覆一层石墨烯薄片的植入物可以保护患者免受感染、消除对抗生素治疗的需求、并降低人体植入物排斥的风险。骨结合-骨结构生长以附着植入物的过程-不受干扰。事实上，石墨烯已被证明有益于骨细胞。

查尔姆斯大学是石墨烯研究领域的领导者，但生物学应用直到几年前才开始实现。研究人员在早先的研究中发现了矛盾的结果，有些人表示石墨烯会破坏细菌，其他人则表示不会受到影响。

垂直石墨烯片并不是什么新发明，然而查尔姆斯研究团队是第一个用它来杀死细菌的。下一步将进一步测试石墨烯薄片，通过涂覆植入物表面并研究对动物细胞的影响。

生物学和生物工程系教授Ivan Mijakovic说：“我们发现关键参数是垂直定向石墨烯，如果它是水平的，细菌不会受到伤害。”

细菌直径1μm而人类细胞直径25μm，因此锋利的薄片不会损伤人类细胞。那些对细菌来说致命的刀伤对人类细胞不过是“挠痒痒”而已。

微科技和纳米科学系副教授Jie Sun说道：““石墨烯具有很高的医疗应用潜力，但在我们宣称它完全安全之前，还需要进行更多的研究，其中包括石墨烯不易降解。”

查尔姆斯大学是石墨烯研究领域的领导者，但直到几年前才开始研究生物学应用。研究人员认为石墨烯在不同的医疗保健应用中显示出巨大的潜力。查尔姆斯教授Ivan Mijakovic说：“有些应用前景越来越大，我认为将来非常重要的是所谓的“生物传感”，石墨烯可以导电，这意味着它可以用来检测人体内的问题，如细菌问题、癌症或葡萄糖水平升高，这为我们提供了一种预防健康问题的全新方法，“。

益生菌也被石墨烯杀死？这不是问题！因为石墨烯抑菌效果是局部的，身体内微生物群落的平衡不会受到干扰。生物学和生物工程学博士后Santosh Pandit表示：“我们希望阻止细菌产生感染，否则可能需要使用抗生素。这会破坏正常细菌的平衡，并且还会增加病原体对抗微生物药物的抗药性。”

垂直石墨烯薄片被发明出来已经好几年了，但查尔姆斯的研究团队是第一个以这种方式使用它的。团队下一步将通过石墨烯薄层涂覆植入物表面研究其对动物细胞的影响。

垂直石墨烯的制备

石墨烯由碳原子组成，只有一个原子层的厚度，因此是世上最薄的材料。石墨烯通常被制成薄片或薄膜，它的强度是钢铁的200倍，超高的电子迁移率使得它具有良好的导电性，它还对分子十分敏感，可用于制作传感器。

石墨烯可以通过化学气相沉积法（CVD）制得。该方法用于在样品上形成薄的表面生长层。将样品置于真空室中并加热至高温，同时通入三种气体（通常是氢气，甲烷和氩气），高热使气体分子相互反应，并形成一层薄的碳原子

为了生产垂直形式的石墨烯，研究人员使用了等离子体增强化学气相沉积（PECVD）的工艺。等离子体被施加在样品上，导致气体在样品表面附近被电离。通过等离子体的牵引，碳层垂直于表面生长而不是像常规CVD法那样水平生长。

文章来自phys网站，原文题目为Spikes of graphene can kill bacteria on implants，由新材料科技在线团队整理编辑。