石墨烯具有高比表面積、優異的電學性能、力學性能、熱性能、光學性能，被公認為是一種未來的“革命性材料”。近年來，材料、能源、環境、生物醫藥等領域的專家對石墨烯及其衍生物進行了廣泛的研究，取得了很多有價值的成果。在生物醫藥領域，石墨烯及其衍生物的應用集中在生物安全性、納米載藥體系、基因治療、生物監測、生物成像和診斷等方向。

        石墨烯在醫療領域的應用：石墨烯及其衍生物的生物安全性研究

        由于制備工藝不同，石墨烯與其衍生物材料（氧化石墨烯GO等）的物理化學性質（如尺寸大小、結構形狀、表面化學狀態等）不盡相同，因此其與生物分子、細胞、組織和器官等相互作用方式多種多樣。目前大量研究表明石墨烯是一種生物相容性良好的碳納米材料。

        石墨烯及其衍生物的動物毒性

        石墨烯及其衍生物的細胞毒性具有尺寸和濃度依賴性（GO的毒性還與其氧化程度相關），在一定濃度范圍內通常表現為良好的生物相容性。當石墨烯濃度超出一定限度時，則會對細胞產生一些不良反應（如細胞膜損傷、細胞活性降低等）；此外石墨烯及GO還有一定的溶血活性。值得慶幸的是經過聚乙二醇、殼聚糖、蛋白等修飾能夠有效地降低較高濃度下石墨烯材料的細胞毒性、溶血性。

        石墨烯及其衍生物的細胞毒性

        單純的石墨烯與其衍生物能在哺乳動物肺部富集并且能夠存在較長時間，導致肺部水腫和肉芽腫瘤的形成，誘發肺部損傷。不過研究表明該損傷可以經過藥物治療緩解，并且石墨烯基材料經聚乙二醇、葡聚糖、殼聚糖等聚合物修飾可顯著降低其體內毒性。有研究表明，生物體內存在的辣根過氧化物酶、人髓過氧化物酶等酶分子會引發石墨烯材料的降解，很大程度上降低石墨烯材料的生物毒性尤其是長期生物毒性，使其更為安全有效地應用于生物醫用領域。

        石墨烯及其衍生物的微生物毒性

        與細胞或動物中表現的良好的生物相容性不同，石墨烯與微生物作用中表現出優異的抗菌性能。石墨烯抗菌性可能源于其片層結構具有較堅硬的邊緣，刀片狀的結構會對細菌細胞膜產生機械性損傷。另外Tu等人認為石墨烯還可以直接將細胞膜上磷脂分子大規模直接抽取, 破壞細胞膜從而殺死細菌。石墨烯殺死病菌的方式與傳統抗生素相差較大，使用石墨烯殺菌可以減弱使用抗生素產生“超級細菌”的威脅。并且使用這種方式消毒的物品，在反復使用的過程中，也不會在人體殘留，這樣對人體的危害大大減輕。對于免疫功能下降的患者來說，具有重大意義。

        石墨烯及其衍生物優良的生物相容性與抗菌性能使其在生物醫藥方面具有潛在的應用價值。經過多年的研究，石墨烯的生物安全性研究已積累了一定的基礎，但由于石墨烯及其衍生物的多樣性以及生物系統的多樣性，在石墨烯未來的應用研究中還需要綜合各方面因素進行深入研究。