综述：氧化石墨烯功能化及其在组织工程与再生医学中的应用

本综述系统阐述了氧化石墨烯（GO）的物理化学特性及功能化策略，重点探讨其在组织工程与再生医学领域的应用潜力。通过共价/非共价修饰（如-OH、-COOH基团）提升GO的生物相容性，结合干细胞技术构建电活性支架（如rGO），为器官修复提供创新解决方案。

　　

氧化石墨烯的独特性质
氧化石墨烯（GO）作为石墨烯的氧化衍生物，具有单原子层结构和丰富的含氧官能团（如环氧基、羧基）。其层间距可随湿度变化在5-12?间可逆调整，且通过Hummers法制备时可避免有毒ClO₂生成。GO的sp³杂化缺陷虽降低导电性，却为功能化提供了活性位点。

功能化策略的双刃剑
共价修饰通过酰胺化反应在GO边缘引入生物分子（如壳聚糖），非共价修饰则利用π-π堆积负载药物（如BMP-2）。值得注意的是，PEG修饰可使GO血液半衰期延长至5.3小时，但过度还原会破坏其水分散性——实验显示C/O比>8时团聚风险增加47%。

组织工程中的精准调控
在神经再生领域，GO-明胶支架的弹性模量（~1.2 MPa）可模拟脑组织，促进神经元突触生长速度提高2.1倍。心肌补片中加入0.3wt% rGO后，电导率骤增至85 S/m，同步收缩率提升60%。但需警惕浓度阈值：当GO>50μg/mL时会诱发巨噬细胞IL-6分泌增加。

生物相容性的矛盾平衡
表面氨基化使GO的细胞粘附率提升至92%，但小尺寸GO（<200nm）易通过核孔引发DNA损伤。动物实验显示，肝素化GO支架植入8周后血管密度达140条/mm²，但未纯化样品中的Mn²⁺残留会导致补体激活。

未来挑战与机遇
当前GO支架在骨再生中已实现78%的矿化度，但长期降解机制尚不明确。最新研究采用3D打印技术构建GO-羟基磷灰石多层支架，其压缩强度达120MPa，接近皮质骨水平。随着表面拓扑结构调控技术的突破，GO基材料有望在器官芯片领域开辟新赛道。