得益于石墨烯基材料对神经系统的独特调控能力，研究人员制备了一系列负载石墨烯基材料的组织工程支架以修复周围神经损伤。然而，传统单层石墨烯材料的体内安全性、体内降解性仍面临挑战，且其体内代谢途径仍不明晰。因此，寻找一种有效性与安全性兼具的石墨烯基材料对组织工程具有重要意义。石墨烯基量子点材料在保留石墨烯优异电化学性能的基础上，具有较高的生物相容性与抗炎抗氧化能力，并可被机体代谢，因此，石墨烯基量子点是用于制备组织工程神经支架的一种优异材料。近日，上海交通大学医学院附属第六人民医院范存义教授、钱运副研究员等在《Advanced Functional Materials》期刊上发表了题为“Nanobiology Dependent Therapeutic Convergence between
Biocompatibility and Bioeffectiveness of Graphene Oxide Quantum Dot Scaffold
for Immuno-Inductive Angiogenesis and Nerve Regeneration”的研究论文（DOI: 10.1002/adfm.202211709）。该研究筛选了一系列石墨烯基量子点材料，发现氧化石墨烯量子点的生物相容性更优，因此该团队使用静电纺丝与冻干技术制备了一种负载氧化石墨烯量子点的聚己内酯神经支架。该研究指出氧化石墨烯量子点可激活巨噬细胞ERK/CREB/VEGF通路促进血管新生，从而提升周围神经再生质量。此外，该研究从行为学、电生理、超微结构、病理学等多个角度研究氧化石墨烯量子点对周围神经再生的促进作用，并着重分析了其生物相容性。图1：负载氧化石墨烯量子点神经支架的制备流程与表征。图2：石墨烯基量子点材料的筛选、最佳负载浓度的确定及复合支架的XRD,XPS,拉曼光谱、水接触角、热重分析、拉伸应力曲线与降解性。图3：氧化石墨烯量子点材料对巨噬细胞表型影响的转录组测序。图4：氧化石墨烯量子点体外研究的机制总结：氧化石墨烯量子点通过激活巨噬细胞ERK/CREB/VEGF通路促进血管新生。图5：巨噬细胞ERK/CREB/VEGF通路的抑制实验与血管内皮细胞的功能表征实验。图6：负载氧化石墨烯量子点的聚己内酯神经支架对周围神经再生的促进作用与体内安全性分析。图7：周围神经的超微结构与病理学分析。图8：关键信号通路的体内染色验证与成血管分析。图9：失神经导致的肌肉萎缩病理分析与体内作用机制总结。本论文第一作者为上海交通大学医学院附属第六人民医院严至文博士生、叶添宝博士生和杨亮博士后。通讯作者为上海交通大学医学院附属第六人民医院骨科范存义教授、钱运副研究员和北京积水潭医院手外科陈山林教授。
作者简介
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范存义（通讯作者）：国家骨科医学中心、上海交通大学医学院附属第六人民医院主任医师、教授，博士生导师，享受国务院特殊津贴。任上海交通大学医学院附属第六人民医院副院长、上海市骨科新材料与修复再生工程技术研究中心主任。担任中国医师协会手外科分会副会长、中华医学会手外科学会常务委员、上海市医师协会手外科分会会长、中国康复医学会肢残专业委员会务委员、中国医学工程学会委员、全国外科植入物和矫形器械标准化技术委员会材料及骨科植入物分技术委员会委员、美国化学学会会员等。担任中国矫形外科杂志、中华手外科杂志、中华创伤骨科杂志、实用手外科杂志、Microsurgery 杂志、Frontiers in Neuroscience 杂志编委， Journal of Shoulder and Elbow Surgery 杂志特约审稿人。范存义教授长期从事骨科学专业的临床与基础研究，擅长周围神经损伤、肢体复杂创伤及骨髓炎的治疗。作为项目负责人承担国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、面上项目等20余项课题。作为第一、通讯作者发表论著 300 余篇。先后入选上海市优秀学术带头人、上海市领军人才等，曾荣获国家科学技术进步二等奖（2020，第一完成人）、上海市科技进步一等奖（2014，第一完成人）等。 钱运（共同通讯作者）：国家骨科医学中心、上海交通大学医学院附属第六人民医院骨科医师、副研究员。Materials Horizons、Advanced Fiber Materials、Materials Today Bio、中华显微外科杂志及中华生物医学工程杂志等期刊青年编委，获2020 年度国家科技进步二等奖（第四完成人）、Journal of Materials Chemistry B 2021年度青年科学家。H-index=22，代表作发表于Nature Communications、eClinicalMedicine、Materials Today（封面论文）、Molecular Therapy等期刊。主持国家重点研发计划课题、国自然中德合作交流项目、国自然青年基金项目、中国科协青年人才托举工程及上海市扬帆计划等项目。陈山林（共同通讯作者）：国家骨科医学中心、北京积水潭医院手外科主任，主任医师，北京大学教授，博士生导师。任中华医学会手外科学分会副主任委员，中华医学会显微外科学分会常委，中国医师协会显微外科学分会副会长，中国医师学会运动医学分会委员、手及腕关节学组组长，亚太腕关节学会（APWA）副主席，国际骨科学会（SICOT）手外科专家委员会委员，中央保健会诊专家。陈山林教授先后主持承担国家重点专科手外科项目及多项专项资金资助。获得发明专利2项，实用新型专利25项；发表论文160余篇，其中SCI 论文36篇；主编主译专著12部；其中，组织编撰的《腕关节手术学–从基本原理到高级手术技术 》获得“国家出版基金”资助；2019年，被聘为人民卫生出版社重点图书《手外科学 》（第四版）主编，入选“十四五”国家重点图书、音像、电子出版物出版专项规划中的“重大出版工程规划”；陈山林教授先后获得北京市科技进步二等奖1项和北京医学奖三等奖项。