中国科学院过程工程研究所(IPE)和清华大学(THU)研究人员，报告了氧化石墨烯(GO)夹层膜超结构，它可以通过膜运输。这一发现发表在《科学进展》上，开辟了一种膜特异性药物递送模式，与传统药物载体相比，该模式可以显著改善细胞毒性效应。纳米颗粒在生物纳米界面的转运对细胞反应和生物医学应用至关重要。二维纳米材料如何在细胞膜内相互作用或扩散尚不清楚，从而阻碍了它们在生物医学领域的应用。
夹层石墨烯薄膜是一个长期模拟的膜超结构，但在体外还没有得到证实。研究人员很高兴能提供大量的实验证据，并为新型膜特异性药物的传递开辟道路。在完全水合/自然状态下，观察了夹层氧化石墨烯的形成过程，并揭示了夹心氧化石墨烯对细胞粗糙度、细胞流动性和膜刚度的显著影响。此外，夹层氧化石墨烯诱导更大药物进入和更快扩散时间内的膜脂层，从而超过一个典型脂质体载体的抗癌效果。
（博科园-图示）(左):图解说明;(中)低温tem实验证据;(右)夹层石墨烯-膜超结构具有较好的药物传递效率(GO-VTB)，图片：YUE Hua and CHEN Pengyu
这一特性在提供疫苗佐剂(如膜受体配体)以增强免疫效果时也非常有益。清华大学燕立唐教授，对夹层氧化石墨烯的细胞相互作用、扩散动力学和膜特异性药物传递效率的提高进行了模拟。这是对石墨烯膜超结构一个非常好的研究，它揭示了不同的传输机制。孔隙的存在以及与这些系统相关的许多其他潜在有趣特性。此外，它们证明了GOs在药物递送方面的适用性。总的来说，这篇研究论文非常及时，讲述了一个很好的故事。
基于石墨烯夹层膜超结构提供了巨大的设计能力，这可能使这些新兴纳米材料在生物和医学前沿领域的大量应用成为可能。纳米颗粒在生物纳米界面的转运对许多细胞反应和生物医学应用都是必不可少的。然而，石墨烯和过渡金属双卤代烷等二维纳米材料在细胞膜上的扩散机理尚不清楚，如何促进其在生物医学领域的应用是一个紧迫而重要的问题。研究人员展示了夹在细胞膜内氧化石墨烯(GOs)的传输从布朗态到列维态，甚至方向动力学都各不相同。
具体来说，实验证据夹石墨烯-细胞膜上层结构在不同的细胞。结合模拟和分析，在细胞膜小叶中发现了一个夹层氧化石墨烯诱导的孔，它跨越了不稳定、亚稳态和稳定状态。将这些膜孔状态合理化的分析模型与定量模拟相吻合，从而对Levy和方向动力学的出现做出了力学解释。最终，中国科学院过程工程研究所(IPE)和清华大学(THU)研究人员证明了夹层石墨烯膜超结构在提高膜特异性药物递送效率方面的适用性。研究结果为设计二维纳米材料膜内输运的方法提供了依据。
