骨组织工程技术目前已成为临床治疗骨缺损的有效方法之一，组织工程骨的应用将有效缓解临床对自体移植物和同种异体移植物的需求。支架在骨组织工程研究中扮演着重要的角色，它们不仅为种子细胞提供结构支持，而且还提供指导新组织生长和构建的模板。石墨烯目前是最薄且最硬的纳米材料，具有优良的导电性能、导热性能和机械性能，被广泛应用于肿瘤治疗、药物载体和生物传感器等方面的研究。氧化后的石墨烯即氧化石墨烯(graphene oxide, GO)，是目前在生物医学领域研究最多的一种石墨烯衍生物，其表面含有大量的含氧集团并具有良好的生物相容性，且能通过进一步结构化功能修饰与其他材料构建复合支架，使其成为骨组织工程中具有广阔应用前景的新型纳米材料。现就近年来氧化石墨烯在骨组织工程中的研究进展作一综述。

1 GO一般性质    

石墨烯是由碳原子通过sp2杂化轨道而形成的一种多环芳香烃二维平面品体，同时具有半金属的性质。与传统的二维材料热力学性质不稳定不同，石墨烯在周围环境中依然能保持性能稳定”。’。石墨烯优良的导电性能源于其具有独特的电子能带结构，特别是在现有的纳米材料中，石墨烯具有超高的比表面积可使生物分子之间直接进行相互作用。

GO是石墨烯的一种衍生物，相对于原始石墨烯，虽然其导电性能和机械性能有所降低，但具有更大的比表面积且在合成化学方面具有更大的优势的基底面和周边含有丰富的含氧官能团，如竣基、经基和淡基，而且能通过氢键、共价键以及静电作用与蛋自质结合，并能通过结构化功能修饰参与复合生物材料的构建,

2 GO生物降解性能    

相对于机体其他组织，骨组织虽然可以忍受甚至是需要降解速度较慢的惰性材料，但是惰性材料甚至是不降解材料植人机体后难免会引发慢性炎症和排斥反应，所以评价骨组织工程材料的降解性能依然是至关重要的”6”。研究发现，当移植物进人人体后，免疫细胞会出现在移植物附近，通过分泌过氧化物酶进人细胞外环境来降解体内的移植物，所以GO支架植人人体后，也可能是通过免疫细胞分泌过氧化物酶来降解的”。进一步研究表明，GO的含氧量越高，其对辣根过氧化物酶的降解作用越敏感，提示过氧化物酶可能参与了体内GO的降解”。最近，Kurapati等在低过氧化氢环境下，观察从中性粒细胞中提取的髓过氧化物酶对3种不同氧化程度GO的降解作用，结果发现髓过氧化物酶能更好地降解高含氧量的GO。以上体外研究结果表明，GO植人人体后可能会被降解，但还需要更多的研究来了解GO在体内的降解途径。

3 GO生物相容性    

生物相容性是骨组织工程支架应具备的基本条件，同时也是支架材料进行设计和改进的基础。越来越多的研究表明，单纯的GO具有一定的细胞毒性，但其毒性表现具有一定的浓度依赖性，同时与GO的形状相关。Wang0等将3种不同浓度梯度的GO与人成纤维细胞共培养发现，GO在剂量低于20 }g/mL时对人成纤维细胞无毒性作用，而剂量超过50 }g/mL时则表现出一定的细胞毒性。进一步的小鼠体内研究发现，低剂量((0.1 mg)组和中剂量((0.25 mg)组的GO对小鼠无明.iv.毒性，而高剂量((0.4 mg)组的GO主要累及在肺、肝脏和肾脏，且产生了慢性毒性，可导致小鼠死亡和肺肉芽肿形成。此外，结构越致密的GO对人皮肤成纤维细胞的细胞毒性作用表现越强，表明不同的形态结构会在一定程度上影响GO的生物相容性’2ycYang等，使用聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)官能化GO，再通过荧光标记来观察其长期在体内的分布情况，系统分析GO的生物毒性。结果显示静脉注射PEG官能化的GO，首先主要累积在肝脏，最后可通过尿液和粪便排出体外，对小鼠未造成明显的毒性作用。

4 GO在骨组织工程中的应用

4.1 GO与骨组织工程细胞    

研究表明，由于n-n堆积、氢键和蛋自质的静电相互作用，GO可一定程度上促进干细胞和前成骨细胞等的成骨分化’26，c Kim等’2习的研究将GO被覆于玻璃表面，然后种植C3H10T1/2鼠类间充质样干细胞;结果发现C3H10T1/2细胞的茹附和成骨分化作用增强，并且添加软骨细胞条件培养基后，该培养基和GO能协同促进C3H10T1/2细胞的成骨分化。另有研究发现，相对于玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酷和聚二甲基硅氧烷，GO提高BMSCs增殖和分化能力的作用更显著’2>;i。   Lac等将BMSCs种植于被覆GO涂层的钦金属材料表面，结果发现涂层周围产生了大量BMP-2，表明GO能显著提高BMSCs的成骨分化能力。Duan等’30，研究发现，采用GO和碳纳米管修饰聚乳酸支架材料后，能改善支架表面积以及粗糙度，使其与细胞的接触面积增加，最终有效促进BMSCs的成骨分化、I型胶原的形成以及钙盐的沉积。最近有研究发现，GO对BMSCs增殖和分化的促进作用具有一定的浓度依赖性，低浓度((1.0 }g/mL) GO能有效促进BMSCs的增殖和成骨分化，但高浓度(10 }g/mL) GO反而会抑制BMSC、活性   

此外研究在石英基板上添加GO涂层，2周后在模拟体液中发现大量经基磷灰石形成，提示添加了GO涂层的石英基板具有显著的生物活性。不仅如此，添加了GO涂层的石英基板对MC3T3-E1前成骨细胞无细胞毒性，同时检测到大量ALP和骨钙素分泌，表明GO涂层可增强MC3T3-E1前成骨细胞的分化。同时，Zhao等也发现将GO或明胶官能化的GO涂覆于镍钦诺，可增强MC3T3-E1前成骨细胞的茹附、增殖和分化，还具有一定的抗菌作用。将MC3T3-E1前成骨细胞接种于GO/明胶复合支架表面后培养，观察发现相对于普通玻璃表面，接种于GO/明胶复合支架表面的细胞茹附和增殖能力均明显改善，同时还检测到ALP，表明GO/明胶复合支架有效促进了MC3T3-E1前成骨细胞的成骨分化，另外通过扫描电镜和茜素红染色还观察到有大量类骨质基质在支架表面沉积。    

石墨烯不仅因其本身的结构适合干细胞的茹附、增殖和成骨分化，还能通过负载及缓释药物或生活活性因子来促进细胞成骨分化。研究发现，地塞米松通过负载于GO后再涂覆于钦移植物表面，可以达到缓慢释放效果;将其与MC3T3-E1前成骨细胞复合培养后，能达到促进细胞增殖和分化的作用。La等通过研究发现，GO作为钦移植物的涂层可较好地负载并持续缓慢释放BMP-2和P物质，能增强成骨细胞ALP的活性，从而显著提高新骨生成的速度。Kumar等,,使用还原GO (reduced GO, r-GO)负载铭纳米颗粒，然后将r-GO涂覆到聚己内酉旨支架上，结果显示铭纳米颗粒能持续缓慢地从r-GO中释放出来，最终促进了MC3T3-E1前成骨细胞的增殖和分化。

4.2 GO相关骨组织工程支架    

骨组织工程技术的应用很大程度上取决于生物支架的发展，因此研发具有良好生物相容性、可降解性和机械强度，并能促进细胞增殖分化的新型复合支架具有重要意义。水凝胶因结构与天然组织相似，故具有优良的生物相容性，但是机械性能欠佳，限制了其在骨组织工程的应用。研究发现，GO具有良好的机械性能，与壳聚糖水凝胶联合制备复合支架，可改善单纯壳聚糖拉伸强度和抗压强度，扩大应用范围。W ang等3R,将GO溶液与丝素蛋自((silkfibroin, SF)溶液通过相位分离法合成了GO/SF复合支架，相比于单纯SF支架，复合支架力学性能和生物相容性显著提高，并且还能促进MC3T3-E1前成骨细胞的增殖和分化。Depan等’39,将GO表面的竣基和壳聚糖的氨基通过共价键连接，制作GO/壳聚糖水凝胶复合支架。该支架具有高孔隙率、高亲水性以及较低的生物降解速率，同时支架内部多孔结构相互连接，有助于支架中的介质流动，从而更有利于MC3T3-E1前成骨细胞的附着和增殖。Luo等10,将GO掺人聚乳酸一经基乙酸共聚物，通过电纺丝技术制作复合支架，结果显示GO增强了支架的亲水性以及对蛋自质等的吸附能力，同时还有利于MSCs的茹附、增殖和成骨分化。    另有研究发现，将GO掺人聚乙烯醇并通过选择性激光烧结制作的复合支架具有较高的孔隙率，其改善了单纯聚乙烯醇支架的机械性能，并且通过体外细胞培养证实其有利于MG-67成纤维细胞附着和生长。

此外，将GO和聚乳酸(polylactic acid, PLA)采用电纺丝技术制备PLA/GO支架;另外将GO首先与聚乙二醇(polyethylene-glycol, PEG)连接后，再与PLA复合形成PLA/GO-g-PEG支架;通过比较PLA, PLA/GO和PLA/GO-g-PEG支架发现，掺人GO的复合支架相对于单纯PLA支架表现出更高的热稳定性、亲水性和机械性能，而且GO-g-PEG的增强作用更明显。此外复合支架细胞相容性未降低，提示PLA/GO-g-PEG复合支架较单纯PLA支架具有更多的应用价值。