石墨烯及其衍生物具有一些与生物医药相关的突出性能，与其他碳纳米材料相比，这些性能使其在生物医药方面的应用更具潜在优势。
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良好的亲水性
氧化石墨烯表面的基团使氧化石墨烯具有良好的亲水性，由于羟基和羧基在水中发生电离，分散在溶液中的氧化石墨烯表面带有负电荷，负电荷具有电子排斥力，使氧化石墨烯能够在水中稳定分散。
02
独特的表面特性
氧化石墨烯的疏水性表面含有氧活性基团，使化学药物通过 π－π 共轭相互作用、离子键和氢键等非共价键固定在氧化石墨烯上，将小分子药物中的部分基团通过共价键与氧化石墨烯边缘的酸性官能团连接起来，可以使氧化石墨烯带上具有不同特性的功能基团，从而使氧化石墨烯成为一种多功能的药物载体。
03
优良的光学性能
氧化石墨烯因具有近红外光致发光现象，可用于活细胞成像研究．其优良的光学性能表现为：可以允许直接跟踪氧化石墨烯粒子在细胞内的位置，而不需要外来的共轭荧光基团；由于在近红外区域最小细胞的自发荧光，在成像过程中，将受到最小化的干扰；此外，氧化石墨烯可通过荧光能量共振转移和非辐射偶极 － 偶极相互作用，有效淬灭荧光体荧光，可用于开发各种荧光生物传感器。
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较好的生物相容性
石墨烯及其衍生物应用于临床，对其吸收、分布、代谢、排泄及其生物相容性的研究是当前首要任务，研究人员使用放射性示踪技术和一系列生物技术，研究氧化石墨烯静脉注射后，在小鼠体内的分布和生物相容性，连续 １４ｄ 注射后，小鼠组织器官未见病理学改变，但如果发生氧化石墨烯高度的累积和长时间的滞留，则小鼠器官将出现显著的病理学改变，当采用亲水性高分子材料修饰氧化石墨烯，增强石墨烯的水溶性或水分散性，可相应提高其生物安全性，将羟丙基 －β － 环糊精修饰的氧化石墨烯羧化物（ＧＯ－ＣＯＯＨ）负载抗癌药物紫杉醇（ＰＴＸ），与未修饰的 ＰＴＸ 相比，载药纳米微球具有良好的血液相容性，其水溶性和稳定性都有显著的提高。
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低细胞毒性
氧化石墨烯富含的羟基、羧基、环氧基等含氧活性基团都会增强其水溶性，因此，氧化石墨烯的安全性高于石墨烯，但仍可能存在一定的细胞毒性，采用亲水性高分子材料修饰氧化石墨烯，可以进一步提高氧化石墨烯的生物安全性。
研究展望
石墨烯及其衍生物的应用发展十分迅速，其研究成果被广泛地应用于生物医药领域的各个方面。总体而言，石墨烯及其衍生物具有良好的生物相容性、极低的细胞毒性、优良的载药性能和生物成像等特性，在纳米药物运输系统、肿瘤治疗、细胞成像、组织工程材料等方面的应用中，填补了部分生物医药技术的空白，为推动生物医药行业的发展起到了极为重要的作用。