从谷物到石墨烯

亚洲各地的农民丢弃了数百万吨稻壳。宁波诺丁汉大学的研究人员不禁要问：如果这些谷物可以变成一种 “神奇材料”，并提供新的癌症治疗方法，那将会怎样？

世界各地的农民在收割庄稼时都会将稻壳、玉米皮和麦秆留在田里腐烂。这些农业废弃物可以转化为高价值、可持续的产品，包括石墨烯，这种神奇的材料具有非凡的特性，有望在医疗保健领域实现变革性应用。

宁波诺丁汉大学化学与环境工程系的Cheng Heng Pang教授及其同事开发出了将这些农业废弃物转化为石墨烯的技术。石墨烯由单层碳原子组成，它的许多奇特性质中包括其巨大的表面积–如果打开一克石墨烯，它可以覆盖六个篮球场。如此大的表面积使石墨烯成为与抗癌药物（无论是化疗药物、蛋白质还是抗体）结合的理想候选材料，从而可以非常精确地将这些药物输送到体内。

石墨烯还能吸收特定波长的光，包括近红外辐射。如果能让石墨烯与癌细胞结合，就可以对其进行特殊加热，直至癌细胞死亡。这种被称为光热疗法的治疗方式已被证明是有效的。

Pang教授说：”我们可以利用废物制造这些东西。以前，大多数农业废料只是被焚烧加热，或用于其他低价值用途。但我们生产的每克石墨烯可以卖到大约 250 英镑。

UNNC 团队通过一种热化学工艺将废弃物转化为石墨烯，该工艺包括加热废弃物并进行化学处理以重组碳原子，然后将新材料塑造成所需的尺寸。石墨烯主要以二维薄片的形式出现，但该团队也成功地生产出了单点石墨烯。这些点在特定波长的光照射下会发出特定的颜色，因此可用于生物成像。这些石墨烯的价值更高，每克售价达 6500 英镑。

Pang教授说，农业废料是生产石墨烯的一个很好的选择：清除这些废弃生物质通常对环境有益，而且这一过程不需要刺激性化学品。某些植物的生物质还含有有用的微量元素，如锌或硒，这些元素可以继承到石墨烯中，使其在某些医疗应用中更加有效。

Pang教授和 UNNC 团队已经发表了多篇论文并申请了专利，目前正在努力使他们的工艺更环保、更快速，在采用环境可持续发展材料（因为最终会进入人体）的同时，融入人工智能技术。他们的目标是研究如何将这一工艺提升到工业水平，使材料达到生物医学应用所需的质量。