随着石墨烯及其衍生物材料在生物医学领域中备受关注，系统地评价它们在生物系统中的潜在风险和长期安全性显得极为重要。本工作中，我们系统研究了表面修饰如何影响石墨烯及其衍生物的细胞毒性及体外降解行为。多种独立的毒性测试方法证明，尽管裸露的氧化石墨烯（GO）在巨噬细胞中引起明显的活性损伤，凋亡诱导和基因毒性，然而这种二维纳米材料经生物相容性的大分子如聚乙二醇（PEG）或胎牛血清蛋白（BSA）包被后，其毒性可以被明显减弱，特别是共价连接的GO-PEG，体外毒性最不明显。另一方面，尽管GO可以被辣根过氧化物酶（HRP）介导的酶促氧化反应逐渐降解为更小的石墨烯片层，PEG或BSA修饰后的GO或还原GO（RGO）对HRP诱导的降解反应却非常不敏感，这可能与修饰分子的空间位阻妨碍了HRP对石墨烯片层的接近有关。因此，为了获取生物相容性良好，同时又能经受酶促降解的功能化GO，我们通过一个可断裂的二硫键，将PEG共价连接到GO上，制得生物相容性好，无明显体内体外毒性又可被酶促降解的新材料GO-SS-PEG，提高其长期的生物安全性。我们的研究为石墨烯未来的生物医学应用提供了希望。