石墨烯是繼富勒烯、碳納米管之后納米材料研究領(lǐng)域又一里程碑式的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)。作為新世紀(jì)的材料之王，它的潛能是無法預(yù)料的，雖然石墨烯剛剛被發(fā)現(xiàn)不久，目前也已經(jīng)有了一定的應(yīng)用領(lǐng)域，但是制備石墨烯的方法都比較復(fù)雜，整個工藝過程很難控制，且只能生產(chǎn)少量的石墨烯納米薄膜。

　　石墨烯基納米材料具備很多優(yōu)異的性能，石墨烯產(chǎn)品有著巨大的經(jīng)濟效益，但是石墨烯基材料對環(huán)境的釋放所帶來的影響也一直困擾著人類。微生物在環(huán)境中存在普遍，而且極易受到石墨烯基納米材料的影響。目前，有很多關(guān)于石墨烯及其衍生物氧化石墨烯（GO）對細(xì)菌作用的報道。實驗結(jié)果指出，石墨烯與GO利用其鋒利的片邊緣對細(xì)菌造成物理損傷，提取細(xì)胞膜中的磷脂從而破壞細(xì)胞膜的完整性，最終會導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)的流出。氧化應(yīng)激也是一種作用機制，石墨烯及其衍生物會生成活性氧簇從而誘發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng)，或者石墨烯通過氧化細(xì)胞結(jié)構(gòu)或成分從而破壞微生物活性。研究表明，GO的抗菌性能優(yōu)于石墨烯。然而不同的實驗條件會得出不同的實驗結(jié)果，其中培養(yǎng)基的種類，成分都是石墨烯抗菌活性很重要的影響因素。

　　Zhiling Guo等人所得出的研究結(jié)論與之前的很多文獻結(jié)果大相徑庭。實驗用一系列不同濃度的還原石墨烯（rGO）與GO對細(xì)菌在Luria-Bertani（L-B）培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)。結(jié)果表明，GO可以有效地促進細(xì)胞的生長和生物膜的形成，即使在500 mg/L的濃度條件下，生物膜依舊可以很好的發(fā)育。這主要是因為，L-B培養(yǎng)基含有大量的蛋白質(zhì)會被GO吸附到表面，GO表面的蛋白質(zhì)不僅會削弱GO的抗菌性而且會為細(xì)菌的生長提供營養(yǎng)物質(zhì)。相反，因為rGO對蛋白質(zhì)的吸附性能很弱，低濃度的rGO就會對細(xì)胞的生長產(chǎn)生強烈的抑制作用。如圖1（A，B）所示。

　　rGO對浮游細(xì)菌和固定細(xì)菌的殺菌效果也不相同，對固定細(xì)菌的殺菌效果弱一些。這主要有以下原因，穩(wěn)定細(xì)菌會排泄胞外聚合物，從而對細(xì)菌和生物膜進行保護；浮游細(xì)菌則與rGO的接觸機會更多，使得rGO更有機會發(fā)揮作用。

　　研究還發(fā)現(xiàn)，對于細(xì)菌生長的不同階段，rGO的抗菌性能是不同的，在成熟階段，rGO的抗菌性能顯著減低，48 h之后，抗菌性能完全消除。rGO在最初階段會顯著增加活性氧簇水平而對細(xì)胞產(chǎn)生毒性，到了成熟期，活性氧簇水平則與對照組沒有差別。而250 mg/L的GO則會降低成熟階段的生物膜及胞外區(qū)域的活性氧簇水平。結(jié)果表明，氧化應(yīng)激反應(yīng)是rGO對生物膜發(fā)育抑制的主要原因。

　　研究者又向培養(yǎng)基中補充了胞外多聚物，這一操作明顯削弱了rGO對生物膜生長發(fā)育的抑制作用。X射線光電子能譜分析（XPS）結(jié)果表明，rGO被氧化成為GO，而GO對細(xì)菌的生長是有促進作用的。胞外多聚物的加入而削弱抑制作用的原因主要是胞外多聚物的保護及rGO被氧化形成了GO，而且胞外多聚合還可以抑制活性氧簇的形成。

　　此項研究得出的很多結(jié)論均與之前的文章背道而馳，如GO對細(xì)菌的生長不抑制反而促進，再如rGO會被氧化成GO而不是GO被還原。得出這樣的結(jié)果主要原因正如作者所說，實驗所用的培養(yǎng)基不同，而且實驗中細(xì)菌處于的狀態(tài)和階段也起著決定性作用。