期刊速递 | 还原氧化石墨烯调节干细胞功能在周围神经再生中的研究与展望

还原氧化石墨烯 (rGO) 具有良好的导电性、生物相容性和生物安全性，表面能够被化学物质修饰。rGO具有调控神经元和施旺细胞生物学行为，以及调控免疫平衡、氧化应激和血管再生的功能。此外rGO尚有促进干细胞成神经分化的潜能，为rGO在周围神经修复领域的研究提供可能。

石墨烯长期以来一直以其优良的导电性和机械性能著称。还原氧化石墨烯（rGO）作为石墨烯衍生物，不仅保留了良好的导电性，更因其制备过程中残留的含氧官能团，而具有优异的生物相容性和安全性。此外，许多化学物质可通过含氧官能团结合到材料表面影响其理化性质，这使得还原氧化石墨烯一跃成为石墨烯家族中最具潜能的生物材料。rGO具有调控细胞生物学行为和细胞外环境这两大作用，从而影响周围神经再生。一方面rGO能够调控施旺细胞、神经元的生物学行为，另一方面对于神经再生微环境中免疫调控、氧化应激平衡和微循环重建亦有重要意义。值得注意的是，随着近年来再生医学的发展，rGO对于干细胞生物学行为的影响受到广泛关注，本研究将神经再生相关的干细胞进行细分，分析rGO调控不同干细胞成神经分化的潜能，为rGO在周围神经修复领域中的应用提供理论依据。

一、rGO的制备和性质

rGO以石墨作为原材料进行制备，经过氧化石墨、氧化石墨烯一系列中间产物，最终制备出还原氧化石墨烯。与单纯石墨烯相比，rGO表面具有残留的含氧官能团，增加了其生物相容性和安全性，与石墨烯的另一种重要衍生物氧化石墨烯（GO）相比，则因为含氧官能团的锐减而获得了更强的导电性。由此可见rGO在材料性质设计方面取长补短，不仅保留了较强的导电性，又避免了强导电材料生物相容性差的缺陷。

二、还原氧化石墨烯对于周围神经再生的作用

周围神经具有电活性，能够快速传导来自中枢神经的电信号从而支配靶区，或接受外周感受器的刺激并以电信号的形式传至中枢。rGO的优良导电能力和独特的生物学性质赋予其良好的周围神经再生潜能。既往体外实验表明，单纯的rGO材料或rGO复合材料能够影响细胞行为，具有促进神经元及施旺细胞增殖、粘附与迁移等作用，从细胞层面上调控周围神经修复。此外，损伤后周围神经的再生离不开良好的再生微环境，微血管生成、免疫炎症调控、以及氧化应激的平衡是构成周围神经再生微环境的三大因素。rGO能够抑制过度炎症、刺激血管新生以及清除氧自由基，从而发挥对损伤后神经微环境的调控作用，保证周围神经的高效再生。

三、干细胞与还原氧化石墨烯之间相互作用促进周围神经再生

再生医学的发展推动了干细胞在生物材料领域的应用。生物材料的化学性质、硬度、刚度和电活性对于干细胞的分化方向具有决定作用；因此，继以往实验中对于rGO与施旺细胞、神经元的相关研究外， rGO与干细胞之间的相互影响逐渐成为炙手可热的新方向。以间充质干细胞为例，rGO可以使原本向成骨、成脂、成软骨等方向分化的间充质干细胞向神经方向分化。间充质干细胞来源广泛，可以从骨髓、脐带或脂肪中提取，且扩增能力强，弥补了施旺细胞来源稀少且无法扩增的不足。成神经分化后的干细胞获得了神经营养表型，分泌神经营养因子滋养周围神经，协助施旺细胞发挥神经营养功能。神经干细胞相比于间充质干细胞而言，具有向神经谱系方向定向分化的能力， 在与rGO的相互作用下能够加速其向神经元或施旺细胞方向分化。由此可见，rGO能够促使特定的干细胞向成神经分化，提高周围神经修复潜能。

通讯作者：范存义，主任医师、教授，担任上海市第六人民医院副院长、创伤骨科临床医学中心副主任、上海骨科新材料与修复再生工程技术研究中心主任、中国医师协会手外科分会副会长、上海医学会手外科分会主任委员等。享受国务院特殊津贴，荣获建国70周年纪念章、全国抗震救灾模范、国之名医及上海医务工匠等称号。在周围神经损伤领域有独特建树。规范围肘关节神经功能障碍治疗方案，实现治疗关口前移，有效预防周围神经损伤。建立上海评分体系，从神经功能角度全面评价肘关节损伤恢复效果；首次制定ERAS方案，术后神经功能异常发生率低于美国梅奥医学中心。提出神经再生微环境调控新机制，并由此构建新型神经鞘管，加速周围神经再生（Advanced Science正封面），为临床转化提供依据。以第一完成人荣获国家科技进步二等奖（2020年）。主持国自然重点项目等国家和省部级课题近20项。发表中文核心论文186篇、SCI论文185篇，>10分论著17篇，总影响因子达787分。成果多次写入《坎贝尔骨科手术学》等国际经典教科书和专著、纳入国际指南。获12项国家专利并成功转化。入选上海市优秀学术带头人和上海市领军人才。

通讯作者：钱运，博士，上海市第六人民医院骨科，从事周围神经损伤修复的临床与基础研究。主持国家自然科学基金青年项目1项，参与面上项目2项，获中国科协青年人才托举工程、上海市青年科技英才扬帆计划等。现任国际先进材料学会青年理事，中国生物材料学会会员、Materials Horizons期刊青年委员、Frontiers in Pharmacology编委、Advanced Fiber Materials和《中华生物医学工程杂志》青年编委，入选Journal of Materials Chemistry B期刊2021年Emerging Investigator并以通讯作者身份发表封面论文，提出纳米技术调控神经再生微环境关键因素的新理论，以第一或通讯作者发表SCI论文39篇，总影响因子302分，代表作发表于Nature Communications、Nano Letters、Advanced Functional Materials等期刊，获两项国家专利，成果被写入生物医学工程专著——由哈佛大学生物工程系 Md Nurunnabi & Jason McCarthy主编的《Biomedical Applications of Graphene And 2D Nanomaterials》。以第四完成人荣获国家科技进步二等奖（2020年）。

第一作者：姚湘云，本科毕业于上海交通大学医学院，从事周围神经损伤修复相关研究。以第一作者发表SCI论文2篇，EI论文1篇，其中一篇被Journal of Materials Chemistry B杂志评选为封面论文。

该研究得到了上海市青年科技英才扬帆计划（20YF1436000），国家自然科学基金委（82002290和81830076）的支持。

Xiangyun Yao, Zhiwen Yan, Xu Wang, Huiquan Jiang, Yun Qian, Cunyi Fan, The influence of reduced graphene oxide on stem cells: a perspective in peripheral nerve regeneration,Regenerative Biomaterials, Volume 8, Issue 4, August 2021, rbab032,https://doi.org/10.1093/rb/rbab032

中国生物材料学会会刊《再生生物材料（英文）》（Regenerative Biomaterials，Online ISSN 2056-3426， Print ISSN 2056-3418， CN51-1798/R）是中国生物材料学会和牛津大学出版社合作出版的国际英文学术期刊，于2014年创刊。会刊编委会由70余位国内外知名专家和学者组成，中国生物材料学会名誉理事长、四川大学张兴栋院士和美国德州大学奥斯汀分校Nicholas Peppas院士担任会刊共同主编。

会刊被Scopus、SCI-E、PubMed Central和DOAJ等数据库收录。最新公布的影响因子为6.353。根据Scopus数据库资料显示，会刊2020年CiteScore为7.6，在生物材料类别106本期刊中位于第20位。SJR 2020为1.17，处于Q1。

2019年入选“中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊”。根据2020年中科院文献情报中心分区表，会刊位于工程技术大类2区，小类生物材料2区。

欢迎广大读者登录会刊官网免费注册、订阅和投稿。

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