引用本文： 陳力, 段鑫, 項舟. 氧化石墨烯在骨組織工程中的研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2018, 32(5): 625-629. doi: 10.7507/1002-1892.201712063 復制
骨組織工程技術目前已成為臨床治療骨缺損的有效方法之一，組織工程骨的應用將有效緩解臨床對自體移植物和同種異體移植物的需求[1-2]。支架在骨組織工程研究中扮演著重要的角色，它們不僅為種子細胞提供結構支持，而且還提供指導新組織生長和構建的模板[3-4]。石墨烯目前是最薄且最硬的納米材料，具有優良的導電性能、導熱性能和機械性能，被廣泛應用于腫瘤治療、藥物載體和生物傳感器等方面的研究[5-7]。氧化后的石墨烯即氧化石墨烯（graphene oxide，GO），是目前在生物醫學領域研究最多的一種石墨烯衍生物，其表面含有大量的含氧基團，并具有良好的生物相容性，且能通過進一步結構化功能修飾與其他材料構建復合支架，使其成為骨組織工程中具有廣闊應用前景的新型納米材料[8-9]。現就近年來 GO 在骨組織工程中的研究進展作一綜述。
1 GO 一般性質
石墨烯是由碳原子通過 sp2 雜化軌道而形成的一種多環芳香烴二維平面晶體，同時具有半金屬的性質。與傳統的二維材料熱力學性質不穩定不同，石墨烯在周圍環境中依然能保持性能穩定[10]。石墨烯優良的導電性能源于其具有獨特的電子能帶結構，特別是在現有的納米材料中，石墨烯具有超高的比表面積，可使生物分子之間直接進行相互作用[11]。GO 是石墨烯的一種衍生物，相對于原始石墨烯，雖然其導電性能和機械性能有所降低，但具有更大的比表面積，且在合成化學方面具有更大的優勢[12]。GO 的基底面和周邊含有豐富的含氧官能團，如羧基、羥基和羰基，而且能通過氫鍵、共價鍵以及靜電作用與蛋白質結合，并能通過結構化功能修飾參與復合生物材料的構建[13-15]。
2 GO 生物降解性能
相對于機體其他組織，骨組織雖然可以忍受甚至是需要降解速度較慢的惰性材料，但是惰性材料甚至是不降解材料植入機體后難免會引發慢性炎癥和排斥反應，所以評價骨組織工程材料的降解性能依然是至關重要的[16-17]。研究發現，當移植物進入人體后，免疫細胞會出現在移植物附近，通過分泌過氧化物酶進入細胞外環境來降解體內的移植物，所以 GO 支架植入人體后，也可能是通過免疫細胞分泌過氧化物酶來降解的[18]。進一步研究表明，GO 的含氧量越高，其對辣根過氧化物酶的降解作用越敏感，提示過氧化物酶可能參與了體內 GO 的降解[19]。最近，Kurapati 等[20]在低過氧化氫環境下，觀察從中性粒細胞中提取的髓過氧化物酶對 3 種不同氧化程度 GO 的降解作用，結果發現髓過氧化物酶能更好地降解高含氧量的 GO。以上體外研究結果表明，GO 植入人體后可能會被降解，但還需要更多的研究來了解 GO 在體內的降解途徑。
3 GO 生物相容性
生物相容性是骨組織工程支架應具備的基本條件，同時也是支架材料進行設計和改進的基礎。越來越多的研究表明，單純的 GO 具有一定的細胞毒性，但其毒性表現具有一定的濃度依賴性，同時與 GO 的形狀相關[21-22]。Wang 等[23]將 3 種不同濃度梯度的 GO 與人成纖維細胞共培養發現，GO 在劑量低于 20 μg/mL 時對人成纖維細胞無毒性作用，而劑量超過 50 μg/mL 時則表現出一定的細胞毒性。進一步的小鼠體內研究發現，低劑量（0.1 mg）組和中劑量（0.25 mg）組的 GO 對小鼠無明顯毒性，而高劑量（0.4 mg）組的 GO 主要累及在肺、肝臟和腎臟，且產生了慢性毒性，可導致小鼠死亡和肺肉芽腫形成。此外，結構越致密的 GO 對人皮膚成纖維細胞的細胞毒性作用表現越強，表明不同的形態結構會在一定程度上影響 GO 的生物相容性[24]。Yang 等[25]使用聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）官能化 GO，再通過熒光標記來觀察其長期在小鼠體內的分布情況，系統分析 GO 的生物毒性。結果顯示靜脈注射 PEG 官能化的 GO，首先主要累積在肝臟，最后可通過尿液和糞便排出體外，對小鼠未造成明顯的毒性作用。
4 GO 在骨組織工程中的應用
4.1 GO 與骨組織工程細胞
研究表明，由于 π-π 堆積、氫鍵和蛋白質的靜電相互作用，GO 可一定程度上促進干細胞和前成骨細胞等的成骨分化[26]。Kim 等[27]的研究將 GO 被覆于玻璃表面，然后種植 C3H10T1/2 鼠類間充質樣干細胞；結果發現 C3H10T1/2 細胞的黏附和成骨分化作用增強，并且添加軟骨細胞條件培養基后，該培養基和 GO 能協同促進 C3H10T1/2 細胞的成骨分化。另有研究發現，相對于玻璃、聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚二甲基硅氧烷，GO 提高 BMSCs 增殖和分化能力的作用更顯著[28]。La 等[29]將 BMSCs 種植于被覆 GO 涂層的鈦金屬材料表面，結果發現涂層周圍產生了大量 BMP-2，表明 GO 能顯著提高 BMSCs 的成骨分化能力。Duan 等[30]研究發現，采用 GO 和碳納米管修飾聚乳酸支架材料后，能改善支架表面積以及粗糙度，使其與細胞的接觸面積增加，最終有效促進 BMSCs 的成骨分化、Ⅰ型膠原的形成以及鈣鹽的沉積。最近有研究發現，GO 對 BMSCs 增殖和分化的促進作用具有一定的濃度依賴性，低濃度（1.0 μg/mL）GO 能有效促進 BMSCs 的增殖和成骨分化，但高濃度（10 μg/mL）GO 反而會抑制 BMSCs 活性[31]。
此外，Zhao 等[32]研究在石英基板上添加 GO 涂層，2 周后在模擬體液中發現大量羥基磷灰石形成，提示添加了 GO 涂層的石英基板具有顯著的生物活性。不僅如此，添加了 GO 涂層的石英基板對 MC3T3-E1 前成骨細胞無細胞毒性，同時檢測到大量 ALP 和骨鈣素分泌，表明 GO 涂層可增強 MC3T3-E1 前成骨細胞的分化。同時，Zhao 等[33]也發現將 GO 或明膠官能化的 GO 涂覆于鎳鈦諾，可增強 MC3T3-E1 前成骨細胞的黏附、增殖和分化，還具有一定的抗菌作用。Liu 等[34]將 MC3T3-E1 前成骨細胞接種于 GO/明膠復合支架表面后培養，觀察發現相對于普通玻璃表面，接種于 GO/明膠復合支架表面的細胞其黏附和增殖能力均明顯改善，同時還檢測到 ALP，表明 GO/明膠復合支架有效促進了 MC3T3-E1 前成骨細胞的成骨分化，另外通過掃描電鏡和茜素紅染色還觀察到有大量類骨質基質在支架表面沉積。
石墨烯不僅因其本身的結構適合干細胞的黏附、增殖和成骨分化，還能通過負載及緩釋藥物或生物活性因子來促進細胞成骨分化。研究發現，地塞米松通過負載于 GO 后再涂覆于鈦移植物表面，可以達到緩慢釋放效果；將其與 MC3T3-E1 前成骨細胞復合培養后，能達到促進細胞增殖和分化的作用[35]。La 等[36]通過研究發現，GO 作為鈦移植物的涂層可較好地負載并持續緩慢釋放 BMP-2 和 P 物質，能增強成骨細胞 ALP 的活性，從而顯著提高新骨生成的速度。Kumar 等[37]使用還原 GO（reduced GO，r-GO）負載鍶納米顆粒，然后將 r-GO 涂覆到聚己內酯支架上，結果顯示鍶納米顆粒能持續緩慢地從 r-GO 中釋放出來，最終促進了 MC3T3-E1 前成骨細胞的增殖和分化。
4.2 GO 相關骨組織工程支架
骨組織工程技術的應用很大程度上取決于生物支架的發展，因此研發具有良好生物相容性、可降解性和機械強度，并能促進細胞增殖分化的新型復合支架具有重要意義。水凝膠因結構與天然組織相似，故具有優良的生物相容性，但是機械性能欠佳，限制了其在骨組織工程的應用。研究發現，GO 具有良好的機械性能，與殼聚糖水凝膠聯合制備復合支架，可改善單純殼聚糖拉伸強度和抗壓強度，擴大應用范圍[9]。Wang 等[38]將 GO 溶液與絲素蛋白（silk fibroin，SF）溶液通過相位分離法合成了 GO/SF 復合支架，相比于單純 SF 支架，復合支架力學性能和生物相容性顯著提高，并且還能促進 MC3T3-E1 前成骨細胞的增殖和分化。Depan 等[39]將 GO 表面的羧基和殼聚糖的氨基通過共價鍵連接，制作 GO/殼聚糖水凝膠復合支架。該支架具有高孔隙率、高親水性以及較低的生物降解速率，同時支架內部多孔結構相互連接，有助于支架中的介質流動，從而更有利于 MC3T3-E1 前成骨細胞的附著和增殖。Luo 等[40]將 GO 摻入聚乳酸-羥基乙酸共聚物，通過電紡絲技術制作復合支架，結果顯示 GO 增強了支架的親水性以及對蛋白質等的吸附能力，同時還有利于 MSCs 的黏附、增殖和成骨分化。
另有研究發現，將 GO 摻入聚乙烯醇并通過選擇性激光燒結制作的復合支架具有較高的孔隙率，其改善了單純聚乙烯醇支架的機械性能，并且通過體外細胞培養證實其有利于 MG-67 成纖維細胞附著和生長[41]。此外，Zhang 等[42]將 GO 和聚乳酸（polylactic acid，PLA）采用電紡絲技術制備 PLA/GO 支架；另外將 GO 首先與聚乙二醇（polyethyleneglycol，PEG）連接后，再與 PLA 復合形成 PLA/GO-g-PEG 支架；通過比較 PLA、PLA/GO 和 PLA/GO-g-PEG 支架發現，摻入 GO 的復合支架相對于單純 PLA 支架表現出更高的熱穩定性、親水性和機械性能，而且 GO-g-PEG 的增強作用更明顯。此外復合支架細胞相容性未降低，提示 PLA/GO-g-PEG 復合支架較單純 PLA 支架具有更多的應用價值。
4.3 GO 相關骨組織工程體內實驗
體外研究表明，GO 表現出其作為骨組織工程領域的一種新型納米材料的應用潛力，但用于臨床修復骨缺損仍需大量體內實驗。最近，Saravanan 等[43]將 GO、殼聚糖以及明膠通過凍干法制備了 GO/殼聚糖/明膠復合支架材料，并采用復合支架修復大鼠脛骨骨缺損模型，觀察發現骨缺損處有較多膠原基質的沉積，并最終實現了脛骨骨缺損的再生修復，表明 GO/殼聚糖/明膠復合支架有望用于骨缺損再生修復。此外，有體內實驗結果顯示，GO 具有促進血管再生的作用，而組織工程骨的血管化一直以來都是骨組織工程研究領域的難點，提示 GO 用于構建血管化組織工程骨具有很大的潛力[44]。Zhang 等[45]對磷酸鈣支架表面被覆 GO/銅納米復合材料涂層，體外實驗結果顯示，具有涂層的支架能促進鼠 BMSCs 黏附和成骨分化，還能激活 Erk1/2 通路從而上調 HIF-1α 的表達，導致 VEGF 和 BMP-2 的表達水平升高。進一步將具有涂層的支架移植至小鼠體內顱骨缺損處，觀察發現該支架植入后能明顯改善缺損部位的血管再生以及骨形成，組織學觀察見部分 GO/銅納米復合材料被多核巨細胞吞噬。此外，有研究發現，與單純殼聚糖支架相比，GO/殼聚糖復合支架植入小鼠后第 4 周，骨祖細胞成骨分化能力明顯提高，并且 BMP 和 Runx-2 的表達水平也升高；植入后第 8 周以及第 18 周時，GO/殼聚糖復合支架組骨橋蛋白和骨鈣蛋白的表達繼續上調，從而促進了骨形成[46]。綜上述，目前 GO 在骨組織工程領域已有動物體內實驗，但仍需更多動物體內實驗來進一步完善，并深入探究其分子生物學機制。
5 小結與展望
GO 具有良好的機械性能和生物相容性，還可通過結構化功能修飾調節其性質，以滿足骨組織工程應用需求。盡管 GO 在骨組織工程中的研究尚處于起步階段，但近年來越來越多的研究證實 GO 具有有利于種子細胞分化和改善支架材料性能等優勢，使其在骨組織工程領域具有廣闊的應用前景。然而，目前依然缺乏足夠的體內研究來評價 GO 在體內的炎性反應、長時效的毒性和不良反應等，GO 促進干細胞分化的信號轉導通路及其機制也未明確，均有待進一步研究探討。
骨組織工程技術目前已成為臨床治療骨缺損的有效方法之一，組織工程骨的應用將有效緩解臨床對自體移植物和同種異體移植物的需求[1-2]。支架在骨組織工程研究中扮演著重要的角色，它們不僅為種子細胞提供結構支持，而且還提供指導新組織生長和構建的模板[3-4]。石墨烯目前是最薄且最硬的納米材料，具有優良的導電性能、導熱性能和機械性能，被廣泛應用于腫瘤治療、藥物載體和生物傳感器等方面的研究[5-7]。氧化后的石墨烯即氧化石墨烯（graphene oxide，GO），是目前在生物醫學領域研究最多的一種石墨烯衍生物，其表面含有大量的含氧基團，并具有良好的生物相容性，且能通過進一步結構化功能修飾與其他材料構建復合支架，使其成為骨組織工程中具有廣闊應用前景的新型納米材料[8-9]。現就近年來 GO 在骨組織工程中的研究進展作一綜述。
1 GO 一般性質
石墨烯是由碳原子通過 sp2 雜化軌道而形成的一種多環芳香烴二維平面晶體，同時具有半金屬的性質。與傳統的二維材料熱力學性質不穩定不同，石墨烯在周圍環境中依然能保持性能穩定[10]。石墨烯優良的導電性能源于其具有獨特的電子能帶結構，特別是在現有的納米材料中，石墨烯具有超高的比表面積，可使生物分子之間直接進行相互作用[11]。GO 是石墨烯的一種衍生物，相對于原始石墨烯，雖然其導電性能和機械性能有所降低，但具有更大的比表面積，且在合成化學方面具有更大的優勢[12]。GO 的基底面和周邊含有豐富的含氧官能團，如羧基、羥基和羰基，而且能通過氫鍵、共價鍵以及靜電作用與蛋白質結合，并能通過結構化功能修飾參與復合生物材料的構建[13-15]。
2 GO 生物降解性能
相對于機體其他組織，骨組織雖然可以忍受甚至是需要降解速度較慢的惰性材料，但是惰性材料甚至是不降解材料植入機體后難免會引發慢性炎癥和排斥反應，所以評價骨組織工程材料的降解性能依然是至關重要的[16-17]。研究發現，當移植物進入人體后，免疫細胞會出現在移植物附近，通過分泌過氧化物酶進入細胞外環境來降解體內的移植物，所以 GO 支架植入人體后，也可能是通過免疫細胞分泌過氧化物酶來降解的[18]。進一步研究表明，GO 的含氧量越高，其對辣根過氧化物酶的降解作用越敏感，提示過氧化物酶可能參與了體內 GO 的降解[19]。最近，Kurapati 等[20]在低過氧化氫環境下，觀察從中性粒細胞中提取的髓過氧化物酶對 3 種不同氧化程度 GO 的降解作用，結果發現髓過氧化物酶能更好地降解高含氧量的 GO。以上體外研究結果表明，GO 植入人體后可能會被降解，但還需要更多的研究來了解 GO 在體內的降解途徑。
3 GO 生物相容性
生物相容性是骨組織工程支架應具備的基本條件，同時也是支架材料進行設計和改進的基礎。越來越多的研究表明，單純的 GO 具有一定的細胞毒性，但其毒性表現具有一定的濃度依賴性，同時與 GO 的形狀相關[21-22]。Wang 等[23]將 3 種不同濃度梯度的 GO 與人成纖維細胞共培養發現，GO 在劑量低于 20 μg/mL 時對人成纖維細胞無毒性作用，而劑量超過 50 μg/mL 時則表現出一定的細胞毒性。進一步的小鼠體內研究發現，低劑量（0.1 mg）組和中劑量（0.25 mg）組的 GO 對小鼠無明顯毒性，而高劑量（0.4 mg）組的 GO 主要累及在肺、肝臟和腎臟，且產生了慢性毒性，可導致小鼠死亡和肺肉芽腫形成。此外，結構越致密的 GO 對人皮膚成纖維細胞的細胞毒性作用表現越強，表明不同的形態結構會在一定程度上影響 GO 的生物相容性[24]。Yang 等[25]使用聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）官能化 GO，再通過熒光標記來觀察其長期在小鼠體內的分布情況，系統分析 GO 的生物毒性。結果顯示靜脈注射 PEG 官能化的 GO，首先主要累積在肝臟，最后可通過尿液和糞便排出體外，對小鼠未造成明顯的毒性作用。
4 GO 在骨組織工程中的應用
4.1 GO 與骨組織工程細胞
研究表明，由于 π-π 堆積、氫鍵和蛋白質的靜電相互作用，GO 可一定程度上促進干細胞和前成骨細胞等的成骨分化[26]。Kim 等[27]的研究將 GO 被覆于玻璃表面，然后種植 C3H10T1/2 鼠類間充質樣干細胞；結果發現 C3H10T1/2 細胞的黏附和成骨分化作用增強，并且添加軟骨細胞條件培養基后，該培養基和 GO 能協同促進 C3H10T1/2 細胞的成骨分化。另有研究發現，相對于玻璃、聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚二甲基硅氧烷，GO 提高 BMSCs 增殖和分化能力的作用更顯著[28]。La 等[29]將 BMSCs 種植于被覆 GO 涂層的鈦金屬材料表面，結果發現涂層周圍產生了大量 BMP-2，表明 GO 能顯著提高 BMSCs 的成骨分化能力。Duan 等[30]研究發現，采用 GO 和碳納米管修飾聚乳酸支架材料后，能改善支架表面積以及粗糙度，使其與細胞的接觸面積增加，最終有效促進 BMSCs 的成骨分化、Ⅰ型膠原的形成以及鈣鹽的沉積。最近有研究發現，GO 對 BMSCs 增殖和分化的促進作用具有一定的濃度依賴性，低濃度（1.0 μg/mL）GO 能有效促進 BMSCs 的增殖和成骨分化，但高濃度（10 μg/mL）GO 反而會抑制 BMSCs 活性[31]。
此外，Zhao 等[32]研究在石英基板上添加 GO 涂層，2 周后在模擬體液中發現大量羥基磷灰石形成，提示添加了 GO 涂層的石英基板具有顯著的生物活性。不僅如此，添加了 GO 涂層的石英基板對 MC3T3-E1 前成骨細胞無細胞毒性，同時檢測到大量 ALP 和骨鈣素分泌，表明 GO 涂層可增強 MC3T3-E1 前成骨細胞的分化。同時，Zhao 等[33]也發現將 GO 或明膠官能化的 GO 涂覆于鎳鈦諾，可增強 MC3T3-E1 前成骨細胞的黏附、增殖和分化，還具有一定的抗菌作用。Liu 等[34]將 MC3T3-E1 前成骨細胞接種于 GO/明膠復合支架表面后培養，觀察發現相對于普通玻璃表面，接種于 GO/明膠復合支架表面的細胞其黏附和增殖能力均明顯改善，同時還檢測到 ALP，表明 GO/明膠復合支架有效促進了 MC3T3-E1 前成骨細胞的成骨分化，另外通過掃描電鏡和茜素紅染色還觀察到有大量類骨質基質在支架表面沉積。
石墨烯不僅因其本身的結構適合干細胞的黏附、增殖和成骨分化，還能通過負載及緩釋藥物或生物活性因子來促進細胞成骨分化。研究發現，地塞米松通過負載于 GO 后再涂覆于鈦移植物表面，可以達到緩慢釋放效果；將其與 MC3T3-E1 前成骨細胞復合培養后，能達到促進細胞增殖和分化的作用[35]。La 等[36]通過研究發現，GO 作為鈦移植物的涂層可較好地負載并持續緩慢釋放 BMP-2 和 P 物質，能增強成骨細胞 ALP 的活性，從而顯著提高新骨生成的速度。Kumar 等[37]使用還原 GO（reduced GO，r-GO）負載鍶納米顆粒，然后將 r-GO 涂覆到聚己內酯支架上，結果顯示鍶納米顆粒能持續緩慢地從 r-GO 中釋放出來，最終促進了 MC3T3-E1 前成骨細胞的增殖和分化。
4.2 GO 相關骨組織工程支架
骨組織工程技術的應用很大程度上取決于生物支架的發展，因此研發具有良好生物相容性、可降解性和機械強度，并能促進細胞增殖分化的新型復合支架具有重要意義。水凝膠因結構與天然組織相似，故具有優良的生物相容性，但是機械性能欠佳，限制了其在骨組織工程的應用。研究發現，GO 具有良好的機械性能，與殼聚糖水凝膠聯合制備復合支架，可改善單純殼聚糖拉伸強度和抗壓強度，擴大應用范圍[9]。Wang 等[38]將 GO 溶液與絲素蛋白（silk fibroin，SF）溶液通過相位分離法合成了 GO/SF 復合支架，相比于單純 SF 支架，復合支架力學性能和生物相容性顯著提高，并且還能促進 MC3T3-E1 前成骨細胞的增殖和分化。Depan 等[39]將 GO 表面的羧基和殼聚糖的氨基通過共價鍵連接，制作 GO/殼聚糖水凝膠復合支架。該支架具有高孔隙率、高親水性以及較低的生物降解速率，同時支架內部多孔結構相互連接，有助于支架中的介質流動，從而更有利于 MC3T3-E1 前成骨細胞的附著和增殖。Luo 等[40]將 GO 摻入聚乳酸-羥基乙酸共聚物，通過電紡絲技術制作復合支架，結果顯示 GO 增強了支架的親水性以及對蛋白質等的吸附能力，同時還有利于 MSCs 的黏附、增殖和成骨分化。
另有研究發現，將 GO 摻入聚乙烯醇并通過選擇性激光燒結制作的復合支架具有較高的孔隙率，其改善了單純聚乙烯醇支架的機械性能，并且通過體外細胞培養證實其有利于 MG-67 成纖維細胞附著和生長[41]。此外，Zhang 等[42]將 GO 和聚乳酸（polylactic acid，PLA）采用電紡絲技術制備 PLA/GO 支架；另外將 GO 首先與聚乙二醇（polyethyleneglycol，PEG）連接后，再與 PLA 復合形成 PLA/GO-g-PEG 支架；通過比較 PLA、PLA/GO 和 PLA/GO-g-PEG 支架發現，摻入 GO 的復合支架相對于單純 PLA 支架表現出更高的熱穩定性、親水性和機械性能，而且 GO-g-PEG 的增強作用更明顯。此外復合支架細胞相容性未降低，提示 PLA/GO-g-PEG 復合支架較單純 PLA 支架具有更多的應用價值。
4.3 GO 相關骨組織工程體內實驗
體外研究表明，GO 表現出其作為骨組織工程領域的一種新型納米材料的應用潛力，但用于臨床修復骨缺損仍需大量體內實驗。最近，Saravanan 等[43]將 GO、殼聚糖以及明膠通過凍干法制備了 GO/殼聚糖/明膠復合支架材料，并采用復合支架修復大鼠脛骨骨缺損模型，觀察發現骨缺損處有較多膠原基質的沉積，并最終實現了脛骨骨缺損的再生修復，表明 GO/殼聚糖/明膠復合支架有望用于骨缺損再生修復。此外，有體內實驗結果顯示，GO 具有促進血管再生的作用，而組織工程骨的血管化一直以來都是骨組織工程研究領域的難點，提示 GO 用于構建血管化組織工程骨具有很大的潛力[44]。Zhang 等[45]對磷酸鈣支架表面被覆 GO/銅納米復合材料涂層，體外實驗結果顯示，具有涂層的支架能促進鼠 BMSCs 黏附和成骨分化，還能激活 Erk1/2 通路從而上調 HIF-1α 的表達，導致 VEGF 和 BMP-2 的表達水平升高。進一步將具有涂層的支架移植至小鼠體內顱骨缺損處，觀察發現該支架植入后能明顯改善缺損部位的血管再生以及骨形成，組織學觀察見部分 GO/銅納米復合材料被多核巨細胞吞噬。此外，有研究發現，與單純殼聚糖支架相比，GO/殼聚糖復合支架植入小鼠后第 4 周，骨祖細胞成骨分化能力明顯提高，并且 BMP 和 Runx-2 的表達水平也升高；植入后第 8 周以及第 18 周時，GO/殼聚糖復合支架組骨橋蛋白和骨鈣蛋白的表達繼續上調，從而促進了骨形成[46]。綜上述，目前 GO 在骨組織工程領域已有動物體內實驗，但仍需更多動物體內實驗來進一步完善，并深入探究其分子生物學機制。
5 小結與展望
GO 具有良好的機械性能和生物相容性，還可通過結構化功能修飾調節其性質，以滿足骨組織工程應用需求。盡管 GO 在骨組織工程中的研究尚處于起步階段，但近年來越來越多的研究證實 GO 具有有利于種子細胞分化和改善支架材料性能等優勢，使其在骨組織工程領域具有廣闊的應用前景。然而，目前依然缺乏足夠的體內研究來評價 GO 在體內的炎性反應、長時效的毒性和不良反應等，GO 促進干細胞分化的信號轉導通路及其機制也未明確，均有待進一步研究探討。