生物電分析中的載體材料/細菌電極的載體材料。酶電極是重要的生物分析方法之一。GO表面的缺陷和含氧基團具有化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)活性，可化學(xué)鍵合固定生物大分子用于研制生物傳感器。基于石墨烯材料的非共價固定法用于生物傳感研究也有很多例子；免疫傳感是生物親和傳感的重要類別，在生物分析中占有重要地位；氧化石墨烯材料研制了三明治型免疫傳感器，該傳感器優(yōu)異的性能是因為石墨烯具有快速的電子轉(zhuǎn)移速度和大的比表面積。
基于石墨烯的光透電極。常規(guī)光透電極主要是銦錫氧化物鍍膜的石英和普通玻璃，主要用于LCD、有機發(fā)光二極管（OLED）、觸摸屏和太陽能電池電極等。銦錫氧化物玻璃主要存在以下問題：銦價格昂貴且儲量少、銦錫氧化物鍍層脆弱且常需真空環(huán)境制膜、玻璃基底缺乏柔韌性，限制了銦錫氧化物光透電極的應(yīng)用。而原子級厚度石墨烯因透光性好、導(dǎo)電性高、機械強度大、制備成本低，是制作光透電極的可選材料，尤其是制作柔性光透電極的理想材料。基于石墨烯材料的光透電極可用于染料敏化太陽能電池中。科學(xué)家將氧化石墨烯化學(xué)還原后制得石墨烯光透膜電極，電極電導(dǎo)率達550S/cm，在1000～3000nm波長下透光率大于70%，雖然這種材料的透光性比氧化銦低，但產(chǎn)生的電流密度比氧化銦高，同時具有較高的化學(xué)和熱穩(wěn)定性。
石墨烯的生物安全性
對細胞毒性方面的研究。對石墨烯及其復(fù)合材料的細胞毒性的分析研究有助于判斷其生物安全性程度。中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所的黃慶課題組一直關(guān)注對石墨烯細胞毒性的研究，并已經(jīng)發(fā)表了一系列的研究成果著作。課題組通過大量實驗，發(fā)現(xiàn)細胞在與不同濃度下的石墨烯氧化物（GO）納米片層進行混合后，只表現(xiàn)出了細胞活性的升降，細胞并未因GO濃度的不同而死亡，可見GO具有良好的生物相容性。另一方面，相同濃度的GO和還原型石墨烯氧化物（rGO）則表現(xiàn)出了不同的細胞毒性，而不同氧化程度的石墨烯其細胞毒性也隨之不同。Hu等人研究發(fā)現(xiàn)，由于GO材料具有良好的吸附性，可以吸附細胞培養(yǎng)基中的蛋白形成包覆層，抑制其與細胞膜的相互作用，以減少GO的細胞毒性。有其他研究則顯示出了GO的尺寸大小會對其細胞毒性有較大的影響，即尺寸越小的GO，其細胞毒性也越小。目前,有少數(shù)研究者認為GO對細胞的毒性很可能來源于材料與細胞膜之間的相互作用，但學(xué)界尚未對石墨烯材料和細胞膜相互作用的方式和機制進行深入研究。隨著石墨烯及其復(fù)合材料被作為載藥材料的現(xiàn)象越來越多,研究者也開始廣泛關(guān)注其材料自身和血液的相互兼容性。
對動物毒性方面的研究。石墨烯及其復(fù)合材料的動物毒性是學(xué)界的研究焦點之一。已經(jīng)有研究發(fā)現(xiàn)了GO對哺乳動物的肺臟器官具有毒性；但同時也有研究表明，通過對GO的修飾可以在某種程度上避免其對哺乳動物的肺產(chǎn)生毒性。除此之外，一些學(xué)者還分析研究了產(chǎn)生動物毒性的相關(guān)因素，另一些人則對比了不同條件下GO的動物毒性，并綜合GO的動物毒性與其在細胞內(nèi)部的電子傳遞過程進行研究。在正常環(huán)境里，機體內(nèi)部的過氧化氫（H2O2）有限，且細胞色素c作為生物氧化過程中的電子傳遞體，已經(jīng)附著在細胞線粒體內(nèi)壁上，而GO催化出的少量H2O2并不會引發(fā)細胞色素c的泄露，誘導(dǎo)細胞凋亡。但在氧化應(yīng)激環(huán)境中，由于生物體內(nèi)的電子傳遞過程，GO可將大量電子傳遞給氧分子，生成了大量H2O2，在細胞內(nèi)部累積到一定程度后，引起細胞色素c泄露，細胞最終也無法避免凋亡的結(jié)果。
對微生物抗菌性方面的研究。石墨烯及其衍生物不僅具有良好的生物相容性，還在與微生物的相互作用中展示出突出的抗菌性。黃慶課題組于2010年第一次揭示了石墨烯材料的抗菌性能，實驗數(shù)據(jù)證明，在摻雜石墨烯納米液的培養(yǎng)基中，大腸桿菌的存活率僅有約10%。目前，對石墨烯及其復(fù)合材料的抗菌性研究主要聚焦在以下兩方面：一方面，由于石墨烯的多環(huán)芳香烴（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAH）結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的化學(xué)修飾功能，學(xué)界一直致力于將石墨烯應(yīng)用于制造抗菌材料，探究出能夠規(guī)模化制備新型復(fù)合納米抗菌材料的方法。另一方面,研究人員則通過對比不同氧化程度的石墨烯的抗菌性，深入探索分析石墨烯材料的抗菌原理和作用機制，以期能夠為最大程度實現(xiàn)石墨烯的抗菌功能提供參考。
石墨烯材料的發(fā)現(xiàn)意義非凡，甚至預(yù)示著新一輪碳化學(xué)革命的興起，引發(fā)了科學(xué)家極大的研究興趣。石墨烯具備良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、光透性、抗菌性，且比表面積大等特點，在儲能、電化學(xué)分析等方面都表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景，值得學(xué)界繼續(xù)關(guān)注研究。然而，石墨烯在市場化和產(chǎn)品化的過程中還存在許多有待解決的問題，石墨烯的工業(yè)生產(chǎn)迄今仍未實現(xiàn)，其規(guī)模化的制備、功能化的用途還需深入探究，科學(xué)家們應(yīng)對石墨烯進行系統(tǒng)化研究，以促進石墨烯各方面性能的進步，推動其產(chǎn)品化、商業(yè)化的進程。
