Nos últimos anos, o florescente desenvolvimento da nanociência acelerou grandemente a transformação de vários nanomateriais em organismos vivos. Explorar as interações potenciais entre nanomateriais e componentes bioambientais para revelar suas oportunidades e limitações tornou-se uma questão fundamental no desenvolvimento de nanobiomateriais e no controle de seus efeitos biológicos. O óxido de grafeno é um derivado oxidado do grafeno que contém um grupo hidroxila e um grupo epoxi no centro da estrutura da folha e um grupo carboxila na borda da estrutura da folha. Estes grupos funcionais contendo oxigénio não só incubam a excelente dispersão aquosa de óxido de grafeno, mas também proporcionam um grande número de locais de funcionalização. Essas propriedades fazem do óxido de grafeno um biomaterial promissor em muitos campos. Portanto, uma compreensão profunda de como o óxido de grafeno interage com os componentes biológicos desempenha um papel extremamente importante em seu desenvolvimento futuro nos campos biológico e médico.
Recentemente, Jiang Xiuyan, um grupo de pesquisa do Instituto Changchun de Química Aplicada da Academia Chinesa de Ciências, com base na pesquisa anterior, usou uma monocamada auto-montada de terminal carboxila para simular biomoléculas e formou um potencial par de ácido-base de Bronsted com óxido de grafeno. A espectroscopia de infravermelho aprimorada na superfície explora a transferência de prótons entre os dois. Através de uma análise aprofundada da água da interface monocamada auto-montada induzida por óxido de grafeno e dos picos de vibração característicos à base de carbono, eles descobriram que o óxido de grafeno pode ser adsorvido na superfície da monocamada auto-montada e protonar o filme monocamada. Surpreendentemente, a capacidade desta monocamada protonada não desaparece com o aumento da capacidade tampão do sistema, e o comportamento de pequenos ácidos orgânicos como o ácido fórmico é completamente diferente. O óxido de grafeno é uma estrutura lamelar bidimensional com uma única espessura atômica. Os grupos ácidos ionizáveis nos grupos funcionais contendo oxigênio estão localizados em átomos de carbono adjacentes ou conjugados e possuem diferentes microambientes para afetar a ionização um do outro. Para as folhas de óxido de grafeno em solução aquosa, os prótons parcialmente dissociados difundem-se na solução principal para tornar a solução aquosa de óxido de grafeno prótons ácidos e parcialmente dissociados ligados à interface óxido de grafeno / água. Esses grupos funcionais que contêm oxigênio, por sua vez, oxidam a excelente condutividade de prótons do óxido de grafeno. Devido à estrutura bidimensional ultrafina do óxido de grafeno, os prótons dissociados na interface óxido de grafeno / água formam ligações de hidrogênio fracas com moléculas de água ligadas à superfície do óxido de grafeno e grupos funcionais adjacentes ao oxigênio adjacentes, assim continuamente A reconstituição destas ligações de hidrogénio é realizada no plano da folha de óxido de grafeno. Portanto, os autores propõem que a acidez natural e a alta condutividade de prótons do óxido de grafeno fazem com que o óxido de grafeno apareça como um pool de prótons de troca bidimensional em solução, que pode ser dissociado e transferido quando existe uma base de Bronsted adequada na interface de interação. Proton Para sistemas de monocamada de óxido de grafeno e terminados por carboxila, além de baixar o pH do volume da solução, o óxido de grafeno pode transferir prótons na interface da película de monocamada de óxido de grafeno / água / auto-montagem. Os autores também investigaram sistematicamente o efeito da densidade de prótons interfaciais e da condutividade de prótons na transferência de prótons na interface óxido de grafeno. Este trabalho não apenas melhorou muito a compreensão da interface nano-bio, mas também sugeriu que a transferência de prótons interfaciais pode ser uma fonte negligenciada de biodisponibilidade do óxido de grafeno.
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