综述：聚乙二醇功能化氧化石墨烯纳米复合材料的生物医学应用进展

这篇综述系统阐述了聚乙二醇功能化氧化石墨烯（PEG-GO）纳米复合材料的合成策略（如碳二亚胺偶联、π-π堆叠）、理化特性（ζ电位-8.4 mV，载药量6.47±0.08 mg/mg）及其在药物递送（pH触发释放71.12%）、基因治疗（siRNA负载效率85%）、光热治疗（光热转换效率η=28%-45%）等领域的突破性应用，同时探讨了长期生物相容性（脑组织氧化应激峰值7天）和规模化生产等关键挑战。

　　

ABSTRACT

聚乙二醇功能化氧化石墨烯（PEG-GO）通过将GO的卓越理化性质（理论比表面积2630 m²/g，杨氏模量200-250 GPa）与PEG的生物相容性结合，成为生物医学工程的多功能平台。共价/非共价功能化方法（如碳二亚胺偶联）可精确控制载药量（如替莫唑胺6.47±0.08 mg/mg）和刺激响应释放（pH 6.5时释放71.12%）。冻干母料和3D打印支架等创新技术显著提升了其在肿瘤抑制（近红外照射下）和生物材料机械强化（1 wt% PEG-GO使杨氏模量提高67.7%）方面的效用。

1 Introduction

氧化石墨烯（GO）是具有高密度氧官能团（环氧基、羟基、羧基）的二维碳纳米片，在生理pH下ζ电位<-30 mV，但超过5-10 mM NaCl时会快速聚集。PEG化通过氢键（结合能-25.67 kcal/mol）增强胶体稳定性，如GO-PEG的ζ电位约-10 mV，显著高于Fe₃O₄（-29 mV）。

2 Synthesis and Characterization

2.1 合成方法

共价功能化如Steglich酯化可实现20.5 wt%接枝效率，氨基化PEG通过EDC活化使载药效率达92.6%。非共价策略如超声辅助分散使PEG/GO薄膜紫外区吸光度提升71%。

2.2 表征技术

TEM显示PEG-GO纳米片厚度100 nm，SEM显示表面褶皱增加。FTIR中1100 cm^-1处PEG醚键特征峰证实成功功能化。

2.3 理化性质

PEG-GO热稳定性优异（800°C残留20%-60%），电导率9.69×10^-4 S/cm，适用于心脏组织工程。

3 Biomedical Applications

3.1 药物递送

pH响应型PEG-GO在肿瘤微环境（pH 5.5）释放率比生理pH高2倍。叶酸靶向的GO-PEG-Fol/Dox在808 nm激光下使肿瘤温度升至78°C。

3.2 基因治疗

PEG-nGO携带VEGFa siRNA使HepG2球体中基因表达沉默75%，体内肿瘤靶向蓄积显著。

3.3 光热治疗

金纳米棒-PEG-GO（AuNR-PEG-GO）在60 W/cm²照射下使A431细胞活力降低40%。

4 Biocompatibility

4.1 体外研究

PEG-nGO（100 μg/mL）使A549细胞存活率>90%，而裸nGO仅47%。

4.2 体内毒性

5 mg/kg PEG-nGO注射后，脑组织MDA水平升高140%，7天后恢复正常。

5 Challenges

主要挑战包括长期氧化应激（如肾脏MDA峰值340%）、抗PEG抗体（72%人群预存）以及规模化合成重复性（PDI需<1.05）。

6 Conclusion

PEG-GO通过精准功能化实现了载药、成像和治疗的多功能集成，未来需优化PEG链长（2-