作为一个新兴研究领域，目前关于石墨烯基材料抗菌性的概念验证性的研究，根据其预期的使用方式，大致可分为以下四类[32]：（1）抗菌胶体；（2）接触型杀菌表面；（3）释放型杀菌表面；（4）光激活灭菌剂（即光热／光动力灭菌）。石墨烯基材料的抗菌胶体可单独使用石墨烯，或以石墨烯杂化混合物的形式，形成稳定的表面活性剂／聚合物体系。仅含有石墨烯的抗菌胶体体系十分简单，即仅有石墨烯作为唯一的活性成分。石墨烯杂化混合物通常是比较复杂的材料，例如银纳米颗粒-石墨烯材料杂化物。通过在石墨烯表面原位生长银纳米颗粒（Silver Nanoparticle，AgNP）可以得到该材料，为了进一步提高该杂化物的分散质量，研究者在配方中使用了聚合剂。AgNP会释放出微量的银离子，石墨烯起到了银离子释放平台的作用，这样接触型杀菌和释放型杀菌行为同时发生，因此该材料具有优越的抗菌性能。除了AgNP与石墨烯基材料的杂化物外，研究者们也研究出了几种其他的杂化混合物，包括rGO与季磷盐、碘和抗生素的混合物等。
将上述石墨烯基的抗菌胶体沉积在样品表面以后，所产生的表面能通过接触或接触与释放协同作用的方式灭菌。对石墨烯基材料的抗菌活性的早期研究就是从GO和rGO的涂层表面开展的，值得一提的是，这些石墨烯基涂层的表面形貌通常存在显著差异。Kumar等利用电泳沉积法在不锈钢基底上沉积了几乎垂直排列的GO或rGO，并且他们用与碳纳米管锐边直接接触并破坏细菌膜原理相似的机制解释了其抗菌活性[24]。Hu等利用真空过滤法制备出由GO和rGO薄片组成的薄膜，GO和rGO薄片取向与该薄膜表面平行，该薄膜也表现出了明显的抗菌活性。以上结果表明，无论是垂直方向排列，还是平行方向排列的薄片组成的石墨烯基薄膜，均表现出良好的抗菌活性，这也佐证了抗菌机制并不局限于物理刺穿。也有研究发现，垂直排列的和起皱的石墨烯基材料表面比水平排列表现出更高的抗菌活性。Elimelech等将GO薄片嵌入聚合物前体基质（甲基丙烯酸羟乙酯，2-Hydroxyethyl Methacrylate，HEMA）中，再通过施加磁场使嵌入的GO薄片随机、垂直或水平对齐排列。最后，在紫外线照射下HEMA发生聚合交联，通过紫外线／臭氧刻蚀后暴露出GO（图8-3）。他们发现暴露于垂直排列GO表面的细菌的细胞膜受到了更为严重的破坏，该发现强调了表面形貌控制的重要性。一些研究证明了使用石墨烯-聚合物纳米复合物可用于生产抗菌涂层[32，33]。在大多数的这类石墨烯-聚合物纳米复合物中，石墨烯通常以随机取向的形式存在。
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图8-3 石墨烯基纳米复合薄膜中GO排列方式对抗菌性的影响[32]
（a）纳米复合材料制备流程示意图；（b）无GO基底和不同GO排列方式的基底的活细胞存活结果；（c）不同GO排列方式的基底的菌落数量结果； （d）大肠杆菌细胞在无GO基底和不同GO排列方式的基底上的SEM图像；（e）（从左至右，与d图对应）基于AFM的无GO基底和不同GO排列方式的基底的表面形貌对比
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