表面增强红外光谱技术揭示氧化石墨烯和磷脂膜的相互作用本质

随着纳米科学的突飞猛进，氧化石墨烯(Graphene Oxide)已被广泛的应用于诸多领域，如生物传感、生物成像、药物载体、光热治疗、抗菌等。探讨氧化石墨烯与生物环境组分的潜在相互作用以揭示其蕴藏的机遇与存在的限制，已成为基于氧化石墨烯生物材料发展和其生物学效应控制的关键问题。生物膜是氧化石墨烯在生物环境中遇到的第一层屏障。因此，深入揭示氧化石墨烯与磷脂膜的相互作用本质，对于进一步指导氧化石墨烯在生物与生物医药领域的应用具有极为重要的作用。

表面增强红外光谱技术（surface-enhanced infrared absorption spectroscopy，SEIRAS）利用纳米结构金属薄膜的电磁性质来增强分子的红外振动吸收，其光学近场效应可消除溶剂分子的干扰，即使生物体系水溶液中也能够检测到10-5数量级的红外吸收变化，是一种特别灵敏的表面检测技术。

长春应化所姜秀娥教授课题组将表面增强红外光谱严格的表面选择性与溶剂水分子极强的中红外区吸收相结合，通过监测氧化石墨烯诱导的界面水变化和磷脂膜差谱变化深入揭示了氧化石墨烯与磷脂膜之间的弱相互作用力。研究发现氧化石墨烯在磷脂膜上的吸附与作用是多种相互作用力相互平衡的复杂过程，至少存在四种相互作用力：静电排斥、静电吸引、氢键相互作用和疏水相互作用。该研究不仅极大加深了纳米生物膜相互作用本质的理解，而且对于纳米生物界面相互研究具有重要意义。

这一研究成果发表于《J. Am. Chem. Soc.》上。

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.5b03803