石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。

石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。 [1]  英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

1. 生物传感器和生物成像

    超顺磁功能化的G-Fe3O4@Au用于磁控固态电化学发光生物传感，发现该缀合物具有长期稳定性，高发射强度，高重现性，优良的电子转移和超顺磁性而且对Hela细胞成像具有高灵敏度。Co3O4-G修饰的碳电极，可以选择性检测生物流体中的阿托品。非共价官能化单层G可以用作敏感增强表面等离子体共振免疫传感器。G-Cu缀合物作为表面增强拉曼散射（SERS）的底物，在甲磺酸和氢气中通过化学气相沉积的方法检测腺苷。使用GO-CD混合物可用于细胞质的选择性标记，GO将作为固定季铵修饰碳水化合物的底物，从而能够优先标记细胞质，而碳点作为荧光标记进入细胞核。

2. 生物治疗

   小尺寸GO薄片显示出高NIR光吸收和生物相容性，可作为光热治疗的潜在材料。透皮纳米GO-透明质酸（NGO-HA）结合物在近红外激光照射下可以产生治疗黑色素瘤的作用。引入原子转移自由基聚合（ATRP）在GO表面上含有二硫键的起始位点，然后通过ATRP和（2-二氨基）甲基丙烯酸乙酯（DMAEMA）修饰GO，合成了一系列有机-无机复合物（缩写为SS-GPDs），具有良好的基因传递效果。SS-GPD材料可以附着和吸收芳香族水不溶性药物，例如CPT，由于GO基底平面的共轭结构，所以可以有效杀死癌细胞。

非共价官能化G/GO纳米材料可以用作药物载体，通过π-π共轭与药物的芳香环产生非共价疏水作用，从而发挥负载药物的作用。而谷胱甘肽可以破坏GO芳香环的π-π共轭和非共价疏水相互作用引起药物释放。rGO与支化聚乙烯亚胺（BPEI）和聚乙二醇（PEG）通过π-π共轭形成的复合物（PEG-BPEI-rGO）是阿霉素（DOX）良好的载体。PEG-BPEI-rGO经内吞作用进入细胞后，通过光热效应被破坏共轭体系，可以从细胞内逃出，而药物则释放到细胞质中。通过使用聚（L-丙交酯）（PLA）和聚乙二醇（PEG）接枝GQDs合成多功能缀合物作为特异性基因靶向剂，其具有良好的生理稳定性、生物相容性和持久的光致发光特性。靶向miRNA-21被吸附在GQDs的表面对癌细胞实现靶向基因治疗，对癌细胞的生长表现出显著的抑制作用。