碳点基材料在骨组织工程中的应用

张清梅; 张路鹏; 杜秀娟; 李冰

摘要：背景:碳点在改善聚合物和生物陶瓷等材料性能以及促进成骨分化能力方面显示出巨大潜力,因此碳点基支架材料有望成为一种新型的骨修复候选材料.目的:介绍碳点基材料在骨组织工程中的应用进展,旨在为碳点基支架材料的合理设计提供一些研究思路上的参考.方法:由第一作者以"碳点、骨组织工程、骨支架材料"为中文检索词,以"Carbon dots,carbon-based nanomaterials,bone tissue engineering,bone scaffold materials"为英文检索词,检索万方和Web of Science数据库中2014-2022年发表的相关文献,最后对75篇文献进行分析总结.结果与结论:①原始碳点基材料和碳点基复合材料具有合成方法多样、操作简单、材料来源广和绿色环保等优势,然而其在体内的修复骨缺损能力不足以及生物安全性、生物降解以及临床适应性等都需要进一步评估.②碳点基纤维材料具有骨支架所需优异的机械性能、热稳定性以及生物降解性,是一类具有较大优越性及应用潜力的骨修复新材料;目前应用于体内的骨修复能力有限,因此需要和骨形态发生蛋白、生长因子以及血管化因子复合以期进一步改善这一类材料的骨修复能力.③碳点基水凝胶支架材料在修复骨缺损方面展现出了巨大的潜力,是目前报道的修复骨缺损效果最好的一种碳点基支架材料,然而该材料制备工艺复杂且周期长,因而将其推广到临床骨修复应用上还需要进一步探索合成简单易造作且周期短的替代方法.④原始碳点基材料、碳点基复合材料、碳点基纤维材料和碳点基水凝胶材料各有优缺点,目前来看碳点基水凝胶修复骨缺损效果最好.⑤碳点基材料应用于骨组织工程研究仍然处于初期的探索阶段,体内的溶血性、生物降解、代谢过程及预后评估等需要深入研究,同时其机械性能、热稳定性以及促成骨能力均有待进一步提高和改善.⑥未来研究需结合多种测试及表征手段深入分析碳点基材料的促成骨机制,这是设计应用于临床碳点基骨支架材料的前提.