摘要
细胞的低温冷冻和复温的过程中，冰晶的形成和重结晶对细胞造成的损伤直接影响细胞的活性和存活率，因此具有冰晶抑制效果的仿生抗冻材料备受关注。为了细胞能安全度过细胞复温过程，将具有光热转换作用的仿生抗冻材料作为细胞复苏过程的辅助加热材料，进而提高升温速率减少冰晶的重结晶。氧化石墨烯已被证明在细胞低温保存中具有冰晶形貌修饰和冰晶重结晶抑制作用，同时在近红外波段具有红外吸收的性能，因此研究氧化石墨烯纳米片尺寸的冰晶抑制作用和细胞光热辅助复苏细胞对细胞存活率的影响，不仅推动了对仿生抗冻材料的理论研究，而且具有作为细胞冷冻保护剂的应用价值。 因此，本文主要制备了五种不同尺寸的氧化石墨烯纳米片作为细胞低温保存中的冷冻剂。通过改良Hummers法和超声工艺完成氧化石墨烯纳米片制备，克服了传统制备方法的易爆、易燃等缺陷。采用透射电镜（TEM），紫外-可见-近红外光度计（UV-vis）和X射线光电子能谱仪（XPS）等表征了不同尺寸氧化石墨烯纳米片的微观形貌和结构组成，测试了其光热效应和冰晶抑制作用，并成功应用于Hela和A549细胞的低温冷冻与复苏。主要的研究工作和结论如下： （1）氧化石墨烯纳米片具有优异的冰晶抑制作用和一定的光热转换性，当其作为细胞冷冻保护剂时可较少细胞损伤，提高细胞存活率。采用Hummers法制备氧化石墨烯粉末，超声工艺制备不同尺寸的氧化石墨烯纳米片。 （2）通过紫外-可见-近红外分光光度计对氧化石墨烯进行了表征，研究了不同尺寸的氧化石墨烯纳米片的光热转化效果，在 808 nm 激光照射下，计算出 90 nm 的氧化石墨烯纳米片（GO-90）光热转换效率为 43.5%，表现出一定的光热转换作用。 （3）研究表征了氧化石墨烯纳米片在冷冻-复温过程中的冰晶尺寸，结果显示氧化石墨烯纳米片具有显著的冰晶抑制效果，GO-90 可将冰晶重结晶的平均最大晶粒尺寸降低至17%。 （4）将冰晶抑制效果较好的GO-90应用在 Hela和A549细胞的冷冻保存和复苏中，通过水浴加热和808 nm激光复苏后的细胞存活率均较高，为仿生抗冻材料的研究提供了一定的实验基础和理论参考。
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