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第1章 石墨烯及石墨烯基材料简介 1

1.1 石墨烯结构 3

1.2 石墨烯特性 4

1.3 石墨烯的制备方法 5

1.3.1 微机械剥离法 6

1.3.2 碳化硅热解外延生长法 7

1.3.3 化学气相沉积法 8

1.3.4 有机合成法 8

1.3.5 溶剂剥离法 9

1.4 石墨烯基材料 10

1.4.1 氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、石墨烯量子点 11

1.4.2 功能化修饰石墨烯 11

1.4.3 掺杂石墨烯 13

1.4.4 石墨烯基复合材料 14

1.5 石墨烯及石墨烯基材料的生物应用 15

1.5.1 大比表面积 15

1.5.2 独特的表面性质 16

1.5.3 独特的光学性质 17

1.5.4 优越的电学性质 17

1.6 总结与展望 18

参考文献 19

第2章 石墨烯光电生物传感器 23

2.1 简介 25

2.2 石墨烯电化学传感器 25

2.2.1 石墨烯电化学传感器检测原理 25

2.2.2 石墨烯电化学传感器的应用 27

2.3 石墨烯场效应晶体管传感器 31

2.3.1 石墨烯场效应晶体管简介 31

2.3.2 石墨烯场效应晶体管传感器的应用 32

2.4 石墨烯表面等离激元共振传感器 34

2.4.1 表面等离激元共振简介 34

2.4.2 石墨烯表面等离激元共振传感器的应用 35

2.5 总结与展望 37

参考文献 38

第3章 石墨烯神经接口 41

3.1 神经接口简介 43

3.2 神经接口分类 45

3.3 传统神经电极 47

3.4 石墨烯场效应晶体管神经探针 48

3.5 基于石墨烯薄膜的透明神经电极 52

3.6 石墨烯纤维神经电极 54

3.7 基于石墨烯的可拉伸电极 56

3.8 基于石墨烯的磁共振成像兼容神经电极 58

3.9 石墨烯角膜接触镜电极 61

3.10 总结与展望 62

参考文献 63

第4章 石墨烯生物成像 67

4.1 简介 69

4.2 用于生物成像的石墨烯基纳米材料 69

4.3 石墨烯基纳米材料生物成像 71

4.3.1 光学成像 71

4.3.2 放射性核素成像 76

4.3.3 磁共振成像 78

4.3.4 光声成像 80

4.3.5 计算机断层扫描 81

4.3.6 多模态成像 81

4.4 总结与展望 82

参考文献 83

第5章 基于石墨烯的药物与基因递送 89

5.1 基于石墨烯的药物递送 91

5.1.1 药物控制释放载体 91

5.1.2 基于石墨烯的药物递送 91

5.2 基于石墨烯的基因递送 98

5.2.1 基因疗法 98

5.2.2 基于石墨烯的基因递送 99

5.3 当前挑战与未来展望 105

参考文献 106

第6章 石墨烯与生物组织工程 109

6.1 引言 111

6.2 石墨烯的性质与组织工程 112

6.3 石墨烯与干细胞 113

6.3.1 纳米材料影响干细胞命运 113

6.3.2 石墨烯基平面薄膜对干细胞命运的调控 114

6.3.3 图案化的二维石墨烯基底对干细胞命运的调控 117

6.3.4 三维石墨烯基干细胞支架 120

6.4 石墨烯材料在体组织工程的应用 122

6.4.1 骨组织工程应用 122

6.4.2 心脏组织工程应用 123

6.4.3 神经组织工程应用 125

6.4.4 其他组织工程应用 126

6.5 总结与展望 129

参考文献 130

第7章 石墨烯肿瘤光热治疗 135

7.1 基于纳米材料的肿瘤光热治疗 137

7.1.1 癌症治疗与纳米医学 137

7.1.2 肿瘤的光热治疗 137

7.1.3 光热治疗法常用材料 139

7.2 基于石墨烯的肿瘤光热治疗 140

7.2.1 基于石墨烯的肿瘤光热治疗 140

7.2.2 基于石墨烯的肿瘤联合治疗 142

7.2.3 基于石墨烯的医学成像引导的光热治疗 144

7.2.4 石墨烯与低功率高效光热治疗 145

7.2.5 石墨烯与声动力疗法 146

7.2.6 总结与展望 146

参考文献 147

第8章 石墨烯基抗菌材料 151

8.1 有争议的石墨烯基材料的抗菌性 153

8.2 与抗菌性相关的石墨烯基材料特性 154

8.3 石墨烯基材料的抗菌机理 158

8.3.1 通用机制 158

8.3.2 石墨烯基材料分散液与石墨烯基薄膜的抗菌机制 162

8.4 石墨烯基材料抗菌相关的应用 162

8.4.1 石墨烯基抗菌材料的应用模式 163

8.4.2 石墨烯基伤口敷料 165

8.4.3 石墨烯基组织工程支架材料 166

8.4.4 石墨烯基抗菌包装材料 166

8.4.5 石墨烯基抗菌药物递送载体材料 166

8.4.6 石墨烯基净水滤膜材料 168

8.5 石墨烯基材料的抗病毒潜力 169

8.6 总结与展望 170

参考文献 171

第9章 石墨烯的生物安全性 177

9.1 石墨烯基材料的生物效应 180

9.2 动物毒性 186

9.3 人类健康和生态环境 188

9.4 减小危害的手段 189

9.5 总结和展望 190

参考文献 190

索引 193

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