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石墨烯無標(biāo)記追蹤 質(zhì)譜又有新應(yīng)用2020-02-27

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，研究成果廣泛應(yīng)用于能源環(huán)境、生物醫(yī)藥等多個領(lǐng)域。但隨著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(xì)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(yīng)用物理研究所的一項研究表明氧化石墨烯可以顯著誘發(fā)小鼠的急性肺損傷。而且除了通過腫瘤治療、生物植入等醫(yī)療方式直接進(jìn)入人體，石墨烯還可以沿著食物鏈傳遞到高等生物體內(nèi)，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(gòu)成有機(jī)物的基礎(chǔ)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(nèi)的石墨烯極其困難。這一問題的解決辦法通常是對石墨烯進(jìn)行化學(xué)標(biāo)記，例如南京大學(xué)的科研團(tuán)隊利用C14標(biāo)記石墨烯以研究石墨烯在水稻內(nèi)的富集、分布、遷移和轉(zhuǎn)化過程。但是這一方法過程復(fù)雜而且成本較高，并不適合大規(guī)模應(yīng)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)譜法建立了一種無需化學(xué)標(biāo)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，由于制作工藝的問題通常會含有一定量無法完全去除的金屬雜質(zhì)，這些金屬雜質(zhì)的穩(wěn)定性很高，不會隨著石墨烯在環(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(biāo)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-ICP-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(qū)元素含量和同位素比值分析測試的主流技術(shù)。LA-ICP-MS主要應(yīng)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-ICP-MS新的應(yīng)用方向。這一應(yīng)用在推動石墨烯環(huán)境風(fēng)險研究的同時也擴(kuò)展了LA-ICP-MS的應(yīng)用領(lǐng)域。
 
　　技術(shù)對科學(xué)研究的推動不僅在于技術(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(yīng)用可以解決不同領(lǐng)域的難題。很多時候研究面臨的瓶頸不是因?yàn)楝F(xiàn)有的技術(shù)不能滿足需求，只是沒有找到合適的方法。就如石墨烯的風(fēng)險研究，當(dāng)出現(xiàn)新的思路，利用LA-ICP-MS對金屬雜質(zhì)進(jìn)行檢測時，不僅降低了檢測成本，還避免了化學(xué)標(biāo)記法可能會改變材料性質(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(rèn)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的路要走。

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