神经损伤是临床常见疾病，据统计，仅我国每年新增病例就约500万。神经损伤严重影响了患者的生活质量，劳动力的丧失和医疗费用的增加，给患者家庭和社会都造成了严重的负担。　　1873年，Hueter开创了适合修复短距离神经缺损的神经外膜缝合术。100多年以来，较长距离的神经缺损修复一直是神经损伤的研究与治疗的难点。长期以来，人们将自体神经移植作为神经损伤修复的黄金标准，然而，自体神经来源有限，移植会造成二次损伤，其应用受到了很大程度的限制;异体神经的移植，由于容易引发传染疾病且存在免疫排斥反应，其应用也受到限制。直至20世纪90年代初，由于材料学、细胞和分子生物学、以及医学的发展和结合，提出了“组织工程”的概念，实现了从细胞、蛋白和基因层次上对材料与组织的相互作用的研究，为神经组织修复问题提供了完美的解决方案，因此，利用神经组织工程学的概念来构建“人工神经”成为神经修复的研究热点。基于组织工程原理的“人工神经”主要是由支架材料、种子细胞、诱导和促进神经生长的因子组成的统一体。根据神经再生的生物学特性，设计合成具有良好生物相容性、生物活性、生物降解性、特定三维结构和机械强度的神经支架材料与种子细胞结合形成用于修复神经缺损的复合体，成为神经组织工程发展的方向。而且，神经细胞是电活性细胞，其功能与细胞电活动密切相关，因此良好的导电性也是理想神经组织工程支架材料的必要性质。　　石墨烯是具有优异物理化学性能的二维纳米材料，自2004年被成功制备以来，迅速成为材料科学与凝聚态物理等研究领域热点，同时，石墨烯在生物医学领域中的应用也备受关注。石墨烯具有稳定的物理化学性能和良好的生物相容性，石墨烯材料克服了天然或者人工合成聚合材料机械强度低、降解速度快、降解副产物多和不导电等缺陷，同时，石墨烯材料具有较高的且可调控的导电率及具有独特的电化学性能便于电信号的转化和传输，具有独特的细胞-材料之间界面相互作用，有望应用于神经组织工程支架材料的构建。　　与此同时，近年来，电刺激做为神经组织工程中的对种子细胞的刺激诱导的手段受到了广泛关注，例如，电刺激具有能通过加快髓磷脂的合成、加快髓磷脂包裹髓鞘速度、提前髓鞘化时间来促进神经轴突的髓鞘化进程等效果。相较于化学因子诱导方法，电刺激诱导具有不可比拟的优势，例如，电刺激具有损伤小、实施方法容易、不涉及免疫反应、参数可控、可以实现定位诱导，以及可与其它干细胞诱导分化方法联用等。但是，现在临床医学或者是实验研究中所使用的电刺激信号输出装置均为商品电刺激器，此类型设备一般价格高昂且需要专业人员操作，电刺激器需要电源线与外接电源相接，体积较大不方便携带或者移动，给神经组织修复实际应用带来了难以克服的困难。同时，使用电刺激器进行电刺激具有一定的安全风险。显然一种小型化、成本低、携带方便、自供能且输出稳定的电刺激信号输出设备更符合当今个性化医疗的需求条件。　　基于此，本论文采用材料学和细胞生物学相结合的研究方法，设计制备了猪脱细胞真皮基质/还原氧化石墨烯(PADM-rGO)复合支架，还原氧化石墨烯(rGO)微米纤维，还原氧化石墨烯/聚乙撑二氧噻吩（rGO-PEDOT）复合纤维，系统的研究了以上三种基于石墨烯的三维神经支架介导的纳米结构、电导率或电信号刺激对于细胞向神经分化的调控作用，为石墨烯基材料在神经组织修复的研究中提供理论和实践基础。具体工作及结论总结如下:　　1.PADM-rGO复合支架对间充质干细胞向神经分化的调控　　三维多孔结构的PADM具有良好的细胞相容性，天然的三维多孔结构适合细胞的长入和迁移，是一种理想的天然组织工程支架材料。但是，PADM的生物降解速率过快，并且不具备导电性，是限制其在神经组织工程中应用的主要缺陷。利用材料复合改性的方法将PADM改造成可导电的支架材料可以克服上述缺点。以物理化学性质优异、生物相容性好的氧化石墨烯(GO)为改性材料，通过化学组装的方法将其组装在PADM孔道表面，利用安全无毒的还原剂将GO还原成还原氧化石墨烯，制备了PADM-rGO复合支架。PADM-rGO复合支架材料，不但具有较高的电导率，而且降低了PADM的降解速率。以大鼠骨髓间充质干细胞(MSC)为种子细胞模型，研究了MSC在PADM-rGO复合支架上的黏附、生长、增殖和神经分化等细胞行为。结果发现PADM-rGO复合支架的细胞相容性良好，可以很好的支撑MSC的黏附，并且在5天之内MSC在PADM-rGO复合支架上的细胞增殖能力强于PADM支架材料。通过免疫组化和定量聚合酶链反应(qPCR)手段在蛋白和基因层面上分析了支架材料对MSC向神经分化的影响作用，在7天的诱导后，MSC在PADM-rGO复合支架材料上的神经元标志物（Tuj1）和后期神经骨架蛋白(MAP2)表达量表达量高于PADM支架材料，同时神经胶质标志物（GFAP）的表达量较低，结果证明PADM-rGO复合支架材料材料促进了MSC向神经细胞的分化程度和速度。证明了支架材料的导电性能是影响干细胞向神经分化的一大重要决定因素，为以后工作奠定基础和经验。　　2.rGO微米纤维支架材料对神经干细胞分化的调控　　构建人工神经支架材料的有效的传统方式之一是模拟天然神经的纤维状结构，利用天然或者人工合成材料制备的神经导管模拟神经外膜和神经纤维，作为引导神经细胞迁移和神经轴突生长的桥梁。前期工作证明了材料导电性是设计和制备神经支架材料的重要考量因素之一，GO是广泛应用的制备石墨烯材料的前驱体，可塑性极好。通过在毛细玻璃管水热还原GO的方法制备了rGO微米纤维，所得rGO微米纤维具有规则的几何结构、均匀的表面多孔形貌和良好的导电性。本章以二维石墨烯薄膜作为对照实验组对比了rGO微米纤维对神经干细胞(NSC)分化的调控作用。结果发现，rGO微米纤维和二维石墨烯薄膜都具有良好的细胞相容性，NSC在rGO微米纤维和二维石墨烯薄膜上都可以保持良好的干性，但是NSC可以围绕rGO微米纤维的几何形状生长并将其完全覆盖，形成类似神经纤维的结构，这是二维材料所达不到的。在rGO微米纤维上NSC分化出神经元细胞和神经胶质细胞，而且发现NSC在rGO微米纤维上更倾向于向神经元分化。证明rGO微米纤维是一种极具应用和研究前景的人工神经替代物。　　3.rGO-PEDOT复合纤维介导的自驱动摩擦纳米发电机(TENG)电刺激对间充质干细胞向神经分化的调控　　rGO不能完全复原石墨烯的晶体结构，仍然存在一定的结构缺陷，使得导电性能比石墨烯还有很大的差距。为了使rGO纤维更好的介导电刺激信号来促进干细胞向神经分化，我们采用高分子导电聚合物PEDOT掺杂的方式改进了rGO纤维的导电性能，PEDOT的掺杂并不会改变和影响rGO纤维的形貌和材料结晶度，但是可以增强rGO纤维的蛋白吸附能力。选取了MSC为细胞模型，研究了MSC在rGO-PEDOT复合纤维上的黏附、生长和增殖等细胞行为，结果发现rGO-PEDOT复合纤维的细胞相容性良好，而且更好的蛋白吸附能力促进了细胞在纤维上的黏附和增殖。并选取一种分离式自驱动摩擦纳米发电机为电刺激输出设备，此类型摩擦纳米发电机具有体积小、输出高、输出稳定的优势，与rGO-PEDOT复合纤维相连后得到一种自驱动的神经修复系统。在没有任何化学或者生物诱导成分的条件下评估了rGO-PEDOT复合纤维介导的以人脚步驱动TENG电刺激信号对MSC向神经分化的影响，结果发现TENG电刺激信号可以显著的促进rGO纤维和rGO-PEDOT复合纤维上MSC向神经细胞方向的分化;而且rGO-PEDOT复合纤维拥有更好的导电性能，可以更有效的传导TENG的电刺激信号，使得MSC在rGO-PEDOT复合纤维上具有更高的Tuj1和GFAP表达量。