《Coordination Chemistry Reviews》：Dendrimers and graphene oxide: An overview on combination, properties and applications
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石墨烯氧化物与树状大分子复合材料的合成策略、界面化学调控及其在生物传感、药物递送、催化、抗菌和环境治理等领域的应用潜力被系统综述，提出通过优化分子量、分支密度和修饰策略实现性能调控，并探讨当前技术局限与未来发展方向。
Omar Alami | Régis Laurent | Sa?d El Kazzouli | Nabil El Brahmi | Anne-Marie Caminade
法国图卢兹市纳博讷路205号，CNRS配合物化学实验室，邮编31077 Toulouse Cedex 4
摘要
近年来，树状大分子与氧化石墨烯（GO）的结合受到了广泛关注，这是因为它们能够形成具有优异性能和广泛应用潜力的多功能混合材料。树状大分子具有明确的三维结构及可调的表面官能团，可作为多功能的反应平台；而氧化石墨烯则提供了富含氧基团的二维骨架，并具备出色的机械、电学和热学性能。将树状大分子与氧化石墨烯结合，可以设计出分散性更好、生物相容性更强、稳定性更高且界面化学性质可控的纳米复合材料。
本文综述了利用树状大分子对氧化石墨烯进行共价和非共价功能化的策略，并探讨了其在生物传感与药物递送、催化转化、抗菌及环境应用等方面的多种用途。在许多情况下，还引入了不同类型的金属纳米颗粒复合物以进一步提升这些混合材料的性能。具体例子包括生物传感器和药物递送系统，以及催化、环境和生物应用（如抗菌活性、酶固定和组织工程）。通过整合这些不同领域，本文强调了氧化石墨烯-树状大分子杂化物的界面化学性质和结构对其在生物医学、催化和环境领域多功能性的影响。同时，也分析了这些系统的优势、挑战及当前局限性，并展望了下一代树状大分子-氧化石墨烯复合材料的合理设计方向。尽管已取得显著进展，但仍需进一步研究以完全阐明其性能与结构之间的关系，并充分发挥其在先进技术中的潜力。
缩写说明
- A
3-coupling：醛-炔-胺偶联
- AAS：原子吸收光谱
- AFM：原子力显微镜
- AMF：交变磁场
- 4-AP：4-氨基酚
- APTES：(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷
- BET：布鲁诺尔-埃梅特-泰勒比表面积
- BSA：牛血清白蛋白
- CD：环糊精
- ChEt：胆固醇酯酶
- ChOx：胆固醇氧化酶
- CMC：羧甲基纤维素
- CNTs：碳纳米管
- CPT：喜树碱
- CR：刚果红
- CTD-GO：铜-三嗪-树状大分子功能化氧化石墨烯
- CuAAC：铜催化的叠氮-炔环加成反应
利用树状大分子对氧化石墨烯进行功能化的策略
将树状大分子与氧化石墨烯进行共价和非共价功能化是一种有效的合成方法，能够连接平面sp
2碳片层与高度分支的大分子。这种结合结合了氧化石墨烯的化学多样性（含有羟基、环氧基和羧基）与树状大分子的多价性、可调表面化学性质及结构精确性。通过选择合适的偶联方式，研究人员可以精确控制氧化石墨烯的改性过程。
氧化石墨烯与树状大分子在生物传感与检测中的应用
氧化石墨烯与树状大分子的结合为生物传感和分析检测提供了多功能平台。在这一应用中，氧化石墨烯作为高表面积、导电性的基底，同时树状大分子提供了可编程的界面，用于生物识别元素的固定、有序排列和信号放大。这种组合实现了对检测过程的精细控制。
氧化石墨烯与树状大分子在药物递送中的应用
除了生物传感外，树状大分子-氧化石墨烯纳米复合材料作为治疗载体的应用也备受关注。虽然原始氧化石墨烯具有较大的表面积和适合药物吸附的芳香结构，但其生物医学应用常受聚集、胶体稳定性差及潜在细胞毒性限制。而树状大分子作为小分子和核酸的载体具有良好性能，但其应用受到生成依赖性毒性的影响。
氧化石墨烯-树状大分子杂化物的其他生物与环境应用
除了在生物传感和治疗递送方面的应用外，这种杂化物还在更多生物领域展现出潜力。氧化石墨烯的高表面积、丰富的官能团以及良好的分散性与树状大分子的结构精确性和多价性相结合，使得能够设计出与复杂生物系统直接相互作用的多功能纳米平台。最新研究表明，这种组合在催化领域也具有巨大潜力。
氧化石墨烯与树状大分子在催化中的应用
树状大分子-氧化石墨烯杂化物在催化领域也受到越来越多的关注。氧化石墨烯本身具有较大的表面积和丰富的氧基团，非常适合异相催化；树状大分子则因其高度分支的结构、多价官能团及与金属离子或催化物种的强结合能力而成为理想的纳米反应器。当与氧化石墨烯结合时，树状大分子能有效防止金属纳米颗粒的聚集，提升催化效率。
氧化石墨烯-树状大分子杂化物的设计原则
本文不仅对比了氧化石墨烯-树状大分子杂化物的应用，还从设计角度探讨了其结构与性能之间的关系。通过结合树状大分子的生成方式和界面结构，本文指出了特定应用下的设计要点和权衡因素，旨在为合理选择树状大分子的生成方式提供指导。
结论与未来展望
过去十年间，树状大分子-氧化石墨烯杂化物已从探索性研究发展成为成熟的多功能平台，应用于生物传感、药物递送和催化领域。在生物传感中，树状大分子的多价结构与氧化石墨烯的高表面积相结合，显著提升了检测设备的分析性能，实现了对生物分子、重金属、污染物和病毒蛋白的皮摩尔至纳摩尔级别的检测。未来，这些杂化物有望在更多领域发挥更大作用。
作者声明
作者声明不存在可能影响本文研究的利益冲突或个人关系。
