倫敦帝國理工學院研究利用石墨烯堅硬且透光率高的特性，將其變?yōu)槿嗽炱つw的原材料。研究人員目前正在嘗試透過 3D 打印方式將其打造成化學改性（Chemical modification）涂層。（化學改性（Chemical modification）是指利用添加化學物質(zhì)的方式來對材質(zhì)進行加強與改造。）

如果某些特定人群需要感應器來感受到人造皮膚所帶來的觸覺的話，我們就可以利用石墨烯來制作出一種復合材料的機器，并賦予其更為敏感的壓力感知。雖然目前這個東西還無法佩戴，但在未來或許就能成為可穿戴設備。人們可以把它當作義肢的一部分來靈活運用。該學院的研究人員在近幾年的時間里，一直在嘗試透過3D 打印技術將石墨烯制作成化學改性涂層，探究其在高靈敏度人造皮膚上的可行性。石墨烯在人造皮膚和涂層織物上的潛力很大。

研究學者運用石墨烯材料修復脊髓損傷

來自美國萊斯大學的研究團隊在近期將石墨烯運用在治療脊髓受損的實驗上，更發(fā)現(xiàn)其結(jié)果相當驚人，居然能讓脊髓嚴重受損的小白鼠在兩個禮拜內(nèi)又能夠有“近乎完美的運動控制能力”。

研究學者已知的是，石墨烯擁有能夠刺激神經(jīng)生長的效用，而聚乙二醇（PEG）則常被用在治療動物的脊髓損傷，但其結(jié)果能成功的比例少之又少。研究學者將此兩者已知的能力結(jié)合，并利用化學的方式將 PEG 跟石墨烯結(jié)合，制作成一種成為 Texas-PEG 的有傳導性結(jié)構(gòu)，更能幫助兩端受損的脊髓神經(jīng)修復以及重新鏈接。

更厲害的是，這個 Texas-PEG 材料并不只是在理論上能達到 PEG 和石墨烯雙方面的優(yōu)點而已，研究學者將其實際應用在小白鼠的實驗上，發(fā)現(xiàn)小白鼠受損的脊髓竟能在 24 小時以內(nèi)恢復部分功能，經(jīng)過兩個禮拜后，其脊髓更像是已恢復全部功能，簡直于正常小鼠一樣能自在活動，讓科學家們感到相當驚訝。

雖然目前已有許多種治療脊髓受損的方式，像是移植、電子刺激等，但多了一種能快速且有效治療的方式也無仿。目前，研究學者也繼續(xù)追尋能將 Texas-PEG 實際運用在人體的可能性，期望未來能將其可用性廣泛推廣到醫(yī)療層面上。

隨著資訊時代的到來，我們越發(fā)渴望新的知識、新的技術，對神經(jīng)功能障礙、喪失長期記憶也越發(fā)恐懼。阿茲海默癥又稱腦退化癥，便是大腦 β-amyloid 和 Tau 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)異常所造成的疾病，致使認知能力與身體機能逐步惡化，最終甚至導致死亡。不過，最新的蛋白質(zhì)攝像技術或許能突破過往的界限，從根本研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。

正常大腦（左）與阿茲海默癥患者大腦（右）

目前的蛋白質(zhì)攝像使用 X 光散射晶體學（X-raycrystallography），先將蛋白質(zhì)集結(jié)制成晶體后，再以 X 光散射圖觀察晶體之電子密度分布，最后分析得到各原子的位置與彼此的化學鍵強弱。

但X光散射晶體學觀察的畢竟是無數(shù)蛋白質(zhì)分子制成之結(jié)晶，求得的結(jié)果也只是平均值，難免不慎清晰；況且有許多蛋白質(zhì)無法形成結(jié)晶，其中包括在生物體內(nèi)十分重要的膜蛋白類。于是，瑞士蘇黎世大學的 Longchamp 博士與其研究團隊著手研發(fā)拍攝單一蛋白質(zhì)影像的方法。而低能全像電子顯微鏡則是拍攝單一蛋白質(zhì)影像的方法的主要工具。

低能全像電子顯微鏡的優(yōu)點，在于其低能電子不傷害蛋白質(zhì)，然而這些低能電子的穿透力也較弱，唯有將蛋白質(zhì)溶液噴灑在石墨烯（graphene）薄層才得以觀測。石墨烯是由碳原子組成的超薄材質(zhì)，只有一層原子的厚度卻能像塑膠一樣摺疊，而且比鉆石強韌，導電力優(yōu)于銅與金；它的發(fā)現(xiàn)讓 Geim 與 Novoselov 于2010 年獲得諾貝爾物理獎。

有了單一蛋白質(zhì)的攝像技術，在不久的未來我們將可以解析先前無法結(jié)晶的蛋白質(zhì)，也能更精準地從多方面研究蛋白質(zhì)構(gòu)造?；蛟S，阿茲海默癥、帕金森氏癥等蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)異常的疾病的研究，將因此突破至新境地，為諸多病友帶來希望曙光。

生物傳感是一項正在快速發(fā)展的新技術，在醫(yī)學應用中，利用石墨烯作為傳感器進行體外檢測是重要的研究和應用方向。

石墨烯共價鍵修飾示意

石墨烯和其他納米粒子相結(jié)合，作為一種傳感器用于體外疾病檢測已經(jīng)得到了臨床實驗的論證。上海交通大學的科研團隊在這方面取得了一定突破，他們實驗論證了呼氣檢測和唾液檢測的應用。呼出氣體中的腫瘤標志物或者疾病標志物非常少量，因此對檢測的靈敏度要求極高。和傳統(tǒng)的常規(guī)檢測相比，石墨烯可以使檢測的靈敏度提高至少三個數(shù)量級，有些甚至可以達到單分子檢測。

此前在2015年，湖北中醫(yī)藥大學納米生物傳感中心張國軍教授團隊與針灸骨傷學院王華教授團隊合作，用電化學方法在針灸針的針尖表面分別沉積金納米顆粒與石墨烯，構(gòu)建納米針灸傳感針。據(jù)悉，這樣的納米針灸傳感針不僅穩(wěn)定性好，而且對PH敏感，對多巴胺等神經(jīng)遞質(zhì)也有良好的檢測靈敏度與選擇性，可用于機體多巴胺的檢測。

石墨烯還擁有極大的潛力來檢測和治療癌癥。在檢測方面，中國的科學家已經(jīng)開發(fā)出了基于石墨烯場效晶體管的單細胞傳感器，甚至能檢測出單一癌細胞。而英國曼徹斯特大學研究人員發(fā)現(xiàn)，石墨烯氧化物可作為一種抗癌藥劑來對抗特定癌細胞。配合當前的療法，可能使腫瘤收縮，遏制癌癥發(fā)展速度，以及治療后的復發(fā)。

正常細胞和癌細胞，分別和石墨烯進行交互作用，在拉曼成像下顯示出不同的活動程度

石墨烯還被廣泛研究用于癌癥藥物的傳送，這主要得益于其較大的表面積允許將大量藥物傳送至體內(nèi)的特定區(qū)域。除了用于癌癥檢測和藥物傳送，石墨烯本身也被研究作為一種抗癌藥劑。例如，利用其熱傳導特性將非電離的無線電波轉(zhuǎn)換成熱能，殺死癌細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)和DNA。

當前DNA測序的重要性日益凸顯，它不僅能對人類構(gòu)成有更深入的了解，還能進一步了解遺傳性疾病、癌癥類型和人體免疫系統(tǒng)。而基于石墨烯的DNA測序通常需要創(chuàng)建一個石墨烯薄膜，將其浸入導電流體中，在一端加電讓DNA分子經(jīng)過石墨烯的小孔，從而讓科學家讀取DNA序列。該技術被稱為“納米孔DNA測序”，其特點是讀取快，測序成本低。

石墨烯高通量測序

納米醫(yī)學目前尚處于初期發(fā)展階段，同樣，石墨烯在醫(yī)療市場的應用也處于早期發(fā)展階段。但它有潛力進入許多醫(yī)療領域，并帶來革命性變化。現(xiàn)在我們要做的是鼓勵更多的研發(fā)項目，以確保將來出現(xiàn)更有效、更持久的預防和治療方法。