ACS ABM 综述 | 石墨烯材料诱导干细胞分化及周围神经再生

英文原题：Graphene Family Nanomaterials for Stem Cell Neurogenic Differentiation and Peripheral Nerve Regeneration

通讯作者：钱运，上海交通大学医学院附属第六人民医院 & 上海骨科新材料与修复再生工程技术研究中心

袁伟恩，上海交通大学药学院

其他作者：Yuxuan Hui (惠宇璇), Zhiwen Yan (严至文), Hao Yang (杨浩), Xingxing Xu (徐星星)

背景介绍

周围神经损伤修复一直是临床一大难题。目前临床上对于2cm以上的神经缺损，通常采取神经移植的技术进行治疗。但由于供体不足、供区损害、神经瘤形成等一系列原因，自体神经移植疗效并不理想。近年来，神经组织工程技术的发展为相关治疗提供新思路。通过将干细胞体外培养扩增、三维培养于活性支架材料，将其植入病损部位，诱导干细胞定向分化为神经元或施旺细胞，从而促进神经损伤修复，未来有望用于提高患者的整体疗效与生活质量。

图1. 石墨烯家族纳米材料在神经组织工程中具有广泛的应用前景

文章亮点

近日，上海交通大学医学院附属第六人民医院钱运、上海交通大学药学院袁伟恩在ACS Applied Bio Materials上发表了石墨烯家族纳米材料在诱导干细胞分化对周围神经再生意义的研究进展综述。

常见的石墨烯家族纳米材料包括单层石墨烯、多层石墨烯、氧化石墨烯、还原石墨烯、石墨烯量子点等。石墨烯家族纳米材料具有优异的物理性质，如良好的导电导热性与机械强度。同时，通过适当的改性和修饰后，石墨烯材料的生物相容性也可以为其在医学领域的诸多应用提供保障。近年来研究报道石墨烯纳米材料能够促进多种干细胞增殖，并向神经或类神经细胞分化，最终促进功能神经网络的形成。

表1.近年来石墨烯家族纳米材料促干细胞定向分化的相关报道

石墨烯家族纳米材料促进干细胞定向分化和神经修复的可能机制包括：（1）通过自身良好导电性实现干细胞与支架的电偶联反应；调节细胞外离子来促进神经元电活性。（2）通过促进血管生成、上调相关干细胞分化蛋白、清除自由基等途径改善微环境。（3）增加神经修复相关酶活性。（4）通过自身特殊表面官能团，成为干细胞增殖分化位点。（5）上调Notch、Hippo、Hedgehog、Wnt及MAPK等多条通路中与调控干细胞分化相关的基因表达水平。

作者也讨论了负载石墨烯纳米材料的三维神经支架的特点，三维支架应具有多孔、刚度适宜、适宜活性界面等特点、促进干细胞的定向分化，为周围神经再生活性材料的设计提供思路。

总结/展望

在这篇综述中，作者分析了石墨烯纳米材料的优良性能，并且介绍了近年来石墨烯纳米材料促进干细胞分化的相关研究成果。作者认为石墨烯纳米材料在治疗周围神经损伤方面拥有潜力，但在正式引入临床使用之前，仍需要获得更多的体内实验研究结果，进一步评估石墨烯材料在动物体内的长期生物安全性与有效性。

相关论文发表在ACS Applied Bio Materials上，上海交通大学医学院附属第六人民医院惠宇璇、严至文为第一作者， 上海交通大学医学院附属第六人民医院骨科钱运博士与上海交通大学药学院袁伟恩研究员为通讯作者。

通讯作者信息

钱运 医师

钱运：上海交通大学医学院附属第六人民医院骨科医师；目前担任上海骨科新材料与修复再生工程技术研究中心核心骨干，国际先进材料学会青年理事， Materials Horizons、Advanced Fiber Materials、Materials Today Bio及中华生物医学工程杂志等期刊青年编委；作为负责人主持科技部国家重点研发计划课题、中国科协青年人才托举工程、国家自然科学基金、上海市扬帆计划等项目；以第一或通讯作者发表SCI论文总IF=480，单篇最高被引168次，H-index=19；曾获2021年国家科学技术进步二等奖（第四完成人）、Journal of Materials Chemistry B 2021年度青年科学家、2019年“挑战杯”上海市学术科技作品竞赛特等奖及2018年上海市明日科技之星等荣誉。

袁伟恩 研究员

袁伟恩：上海交通大学药学院研究员、博士生导师；目前被邀请担任《Frontiers in Pharmacology》：副主编 （Associate Editor，IF=5.988, 2021年中科院分区II）;《Pharmaceutics》：Editorial Board as Topic Editor，Editorial Board Member，EISSN 1999-4923 (IF= 6.525, 中科院2021年分区II)。主要研究方向包括：药物新剂型及其产业化研发；微纳米药物学、生物学、医学和组织工程学的基础和应用研究；组织工程、再生、修复治疗材料基础和产业化研发。

ACS Applied Bio Materials. 2022, ASAP

Publication Date: September 14, 2022

https://doi.org/10.1021/acsabm.2c00663

Copyright © 2022 American Chemical Society