虽然硬件、软件和各种设计机制对3D打印至关重要，但材料科学是这项先进技术的核心，并日益成为主流。使用金属和碳纤维进行3D打印现在特别受欢迎，并且变得越来越便宜与为每个人所接受，而这最初仅限于拥有更多财政资源和研究能力的工业公司。石墨烯，有时被称为“半金属”，由于其超轻的重量和令人难以置信的强度而被吹捧为充满神奇功能的材料——甚至远远超过钻石与钢铁。这种材料是否也可以变为主流？如果是，这会是一件好事吗？

日前，来自印度的两位研究人员发表了《石墨烯综合应用：生物医学关注的重点》的研究论文，探讨了石墨烯在3D打印中的应用，以及暴露于细胞时可能产生的潜在毒性。石墨烯的独特之处在于它是一种2D结构，具有令人难以置信的强度、刚性和令人兴奋的品质，如导电性。但在生物医学应用中，比如创建支架以促进活细胞生长或用于药物递送、生物成像、甚至生物传感时，人们又对其安全性感到担忧。

这种独特材料的合成通过自上而下或自下而上的方法进行，分别使用化学烧蚀、电化学氧化或等离子体处理——或者用相当大的石墨烯片向上构建。正如印度这两位科学家指出的那样，氧化石墨烯（GO）被认为是生物医学用途中最柔韧的，与氧化程度较低的RGO一样，两者都具有更好的水溶性。

“石墨烯稳定分散体的制备由于其疏水性，仍然是一个尚未解决的问题，”研究人员说，“这可以通过几个小时的超声波处理石墨烯悬浮液来实现，也可以通过使用表面活性剂或聚合物来实现。”

随着时间的推移，研究人员对各种溶剂进行了研究，但这再次提高了毒性的可能性，这就是为什么现在有一种更环保、更纯粹的方法来制造优质石墨烯片的趋势，例如那些采用高速剪切混合技术的石墨烯，而不需要可能有毒的化学品的方法。继续研究在这一领域是重要的，因为石墨烯在生物医学应用中具有难以置信的潜力，同样适用于药物传递，包括基因和蛋白质，以及作为生物传感器的石墨烯底物、抗微生物剂和组织工程。

“支持其临床应用的GO的压倒性特性是两亲性，表面官能度，荧光猝灭能力和表面增强拉曼散射性质。石墨烯缺陷部位的疏水性，大比表面积，波纹和晶界是考虑其生物医学用途的重要因素。”研究小组表示。

随着这项研究/审查，科学家们也意识到3D打印和石墨烯以互补的方式非常适合彼此，石墨烯也致力于增强聚合物材料（特别是在生物医学应用中），因此经常在这种不断发展的技术中使用：

“……在3D打印的帮助下，可以调整一系列生物材料，以获得复杂组织工程应用所需的特性和多种功能，以及制造适合手术的结构。”

然而，石墨烯如何与生物结构混合仍然存在很大的担忧，研究人员列出了许多可能对相互作用产生影响的因素，包括：

·细胞的大小和形状

·横向尺寸

·表面化学

·杂质

·凝聚

“石墨烯与细胞膜之间的物理相互作用被认为是石墨烯诱导毒性的主要机制，”研究人员表示。“石墨烯片的尖锐边缘会对细胞膜造成损伤，导致细胞内容物的泄漏。此外，GO和RGO都会在哺乳动物细胞中诱导细胞毒性、氧化应激和DNA损伤。”

虽然研究人员看到石墨烯在许多不同应用中的光明前景，包括生物医药行业的应用，但在科学家和医学专业人员试图帮助克服对人类毒性的问题上，仍然存在明显的和主要的障碍。

“欧洲新兴和新发现的健康风险科学委员会将石墨烯列入危险材料清单。考虑到石墨烯的毒性潜力，仍有许多空白需要填补。在评估毒性时，应考虑所有物理化学参数，包括尺寸、形状、附聚、层厚度、横向尺寸和原子组成等。从生物学的角度来看，应彻底调查浓度、持续时间、接触途径和杂质的影响。”论文作者说。

“总之，石墨烯有望为生物医学应用提供令人兴奋的纳米平台，但仍有许多问题需要解决。建议对石墨烯衍生物进行广泛的安全性评估或验证，然后再考虑将其用于生物医学应用或临床应用。”

药物和基因传递应用。 a）阿霉素用胺-聚乙二醇功能化GO.b）用PEI结合的GO作为基因沉默技术(RISC-RNA诱导的沉默复合物)进行siRNA的传递和mRNA的降解。