CN113398334B - 碳量子点水凝胶复合支架材料及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物医学工程领域，具体涉及碳量子点水凝胶复合支架材料及制备方法和应用。该支架材料包括具有抗菌活性的p‑CQD/WS2异质结、具有成骨分化活性的n‑CQD、光敏剂和GelMA组成的p‑CQD/WS2/n‑CQD/GelMA水凝胶支架材料。本发明通过将具有抗菌活性的碳量子点和具有促进成骨分化活性的碳量子点共同负载在水凝胶上形成一种3D的复合支架材料，让水凝胶作为碳量子点的一个支架，改善水凝胶自身不能有效促进成骨分化的不足，克服碳量子点自身无法单独应用于体内促进成骨分化的缺陷，同时赋予支架材料优异的抗菌活性，促进生物体内的感染性骨缺损部位的尽快愈合。

Description

碳量子点水凝胶复合支架材料及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及生物医学工程领域，具体涉及碳量子点水凝胶复合支架材料及制备方法和应用。
背景技术
骨组织作为人体重要的组织器官，在体内有运动、组织结构的支持和保护、造血、矿物离子的存储等重要功能。骨组织的代谢十分活跃，生理性的骨重塑伴随人的一生，因此骨组织具有自我更新和自我修复的能力。但是，随着年龄的增长，骨的自我修复能力会减弱；若因骨损伤而产生的缺损越大，其自我修复也会有限制，往往修复的越不完全严重的骨创伤甚至会引起感染。
感染性骨缺损在临床上的治疗是一项艰巨的挑战。传统治疗感染性骨缺损的方法是要先施用抗生素控制感染继而植入支架材料促进骨组织再生，然而这种方式失败率很高，还会加重患者的痛苦。在骨植入物中负载抗菌材料是一种理想的治疗感染性骨缺损的方式。目前主要负载抗生素来制备具有抗菌性能的骨移植物，但其仍具有一定的局限性，如抗生素释放时间短，导致其不能有效的治疗感染性骨缺损。此外，大量使用抗生素会导致出现多药耐药细菌，从而导致治疗效果不断下降。更重要的是，传统的抗生素存在着生物相容性差的问题，只能满足抗菌的需求，无法实现对缺损部位的有效修复。因此开发一种既可以解决骨缺损部位感染难题，又可以有效促进骨缺损修复的多功能材料是十分重要的。
与传统抗生素不同的是，碳量子点作为一种零维碳纳米材料，具有独特的光学特性、极小的尺寸、出色的生物相容性和化学稳定性，制备方法简单。通过调控合成前驱物的种类和浓度可以获得性能各异的碳点，使得其在组织工程、细胞成像、生物传感、药物递送、肿瘤治疗和抗菌等领域有广泛的应用前景。碳量子点多重独特的抗菌机制，可以有效应对抗生素耐药性产生问题。良好的生物相容性使得碳量子点可以大量负载在骨植入物中，有效地应对细菌感染的同时促进骨组织的修复。
有鉴于此，本发明提出一种碳量子点水凝胶复合支架材料及制备方法和应用，让水凝胶作为碳量子点的一个支架，改善水凝胶自身不能有效促进成骨分化的不足，克服碳量子点自身无法单独应用于体内促进成骨分化的缺陷，同时赋予支架材料优异的抗菌活性，促进生物体内的感染性骨缺损部位的尽快愈合。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供碳量子点水凝胶复合支架材料及制备方法和应用，让水凝胶作为碳量子点的一个支架，改善水凝胶自身不能有效促进成骨分化的不足，克服碳量子点自身无法单独应用于体内促进成骨分化的缺陷，同时赋予支架材料优异的抗菌活性，促进生物体内的感染性骨缺损部位的尽快愈合。
为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
碳量子点水凝胶复合支架材料，包括具有抗菌活性的p-CQD/WS2异质结、具有成骨分化活性的n-CQD、光敏剂和GelMA组成的p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料。
进一步，所述p-CQD/WS2异质结为电中性碳量子点/硫化钨纳米片异质结。
进一步，所述n-CQD为负电荷功能化碳量子点。
进一步，所述光敏剂为Irgacure 2959。
进一步，所述GelMA为甲基丙烯酸化水凝胶。
本发明的另一技术方案是，碳量子点水凝胶复合支架材料的制备方法，包括以下步骤：先取GelMA的冻干固体，加入聚丁二酸丁二醇酯、p-CQD/WS2异质结和n-CQD，最后加入光敏剂，在紫外光下持续照射下，直至水凝胶凝固，得到p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料。
进一步，所述GelMA的冻干固体的制备过程如下：先取0.5-1.5g明胶在45-55℃下预热8-12min，然后加入6-10mL甲基丙烯酸剧烈搅拌；再将聚丁二酸丁二醇酯在35-45℃下预热8-12min，然后取30-50mL聚丁二酸丁二醇酯加入到明胶和甲基丙烯酸形成的混合液中；待反应完全后，将反应后的混合液在40-50℃下透析66-78h，最后用冷冻干燥机冻干，得到泡沫状的GelMA的冻干固体。
进一步，所述p-CQD/WS2异质结的制备过程如下：先0.2mg/mL的WS2纳米片溶液中缓慢加入0.4mg/mL的p-CQD溶液；混合均匀并在室温下剧烈搅拌20-28h，然后将混合后的溶液多次离心去除未结合的p-CQD溶液，最终制得p-CQD/WS2水溶液。
进一步，所述WS2纳米片溶液的制备过程如下：先将WS2粉末在球磨机中研磨3-6h；然后取25-35mg WS2粉末分散于25-35mL的H2SO4中，在油浴锅里85-95摄氏度回流20-28h；待自然冷却至室温后离心去除H2SO4，并用去离子水离心洗涤2-5次，接着将得到的沉淀分散于去离子水中，超声1.5-2.5小时则获得单层WS2纳米片；最后将单层WS2纳米片配置成0.2mg/mL的WS2纳米片溶液。
进一步，所述p-CQD溶液的制备方法如下：先称取亚精胺溶解在去离子水中，超声处理后使亚精胺溶液混合均匀，然后将亚精胺溶液转移至微波反应器的反应玻璃管里；待反应完全后，自然冷却至室温，最后得到的反应产物通过滤膜过滤，去除未反应完全的反应物，并使用透析袋透析得到p-CQD溶液。
本发明的另一技术方案是，一种碳量子点水凝胶复合支架材料在体外抗菌的应用。
本发明的另一技术方案是，一种碳量子点水凝胶复合支架材料在促进间充质干细胞的碱性磷酸酶活性的应用。
本发明的另一技术方案是，一种碳量子点水凝胶复合支架材料在促进间充质干细胞的矿化和分化的应用。
本发明的另一技术方案是，一种碳量子点水凝胶复合支架材料在促进骨组织缺损的愈合的应用。
由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明为碳量子点水凝胶复合支架材料及制备方法和应用，本发明制备的复合材料具有良好的抗菌活性和成骨活性，并且该复合材料具有良好的生物相容性，且无毒性，安全性高，制备工艺简单，成本较低，赋予支架材料优异的抗菌活性，促进生物体内的感染性骨缺损部位的尽快愈合。
具体地，本发明通过将具有抗菌活性的碳量子点和具有促进成骨分化活性的碳量子点共同负载在水凝胶上形成一种3D的复合支架材料，让水凝胶作为碳量子点的一个支架，改善水凝胶自身不能有效促进成骨分化的不足，克服碳量子点自身无法单独应用于体内促进成骨分化的缺陷，同时赋予支架材料优异的抗菌活性，促进生物体内的感染性骨缺损部位的尽快愈合。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1-a为本发明中正电荷碳量子点(p-CQD)的制备示意图；
图1-b为本发明中正电荷碳量子点(p-CQD)的TEM图像；
图1-c为本发明中正电荷碳量子点(p-CQD)的HRTEM图像；
图1-d为本发明中正电荷碳量子点(p-CQD)的XRD图谱；
图2为本发明中p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料的制备示意图；
图3为本发明中WS2纳米片和p-CQD/WS2异质结的DLS图谱；
图4为本发明中为WS2纳米片、p-CQD和p-CQD/WS2异质结的Zeta potential对比图；
图5为本发明中WS2纳米片、p-CQD和p-CQD/WS2异质结的吸收光谱对比图；
图6为本发明中p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料的体外抗菌活性评估图；
图7为本发明中p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料对hMSCs的细胞毒性图；
图8为本发明中p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料处理14天后茜素红染色效果图；
图9为本发明中p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料诱导hMSCs分化后的ALP活性；
图10为本发明中p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料诱导hMSCs分化后的定量矿化结果；
图11为本发明中p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料植入小鼠颅骨感染性骨缺损模型不同时间后的新骨生长面积对比；
图12为本发明中p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料植入小鼠颅骨感染性骨缺损模型不同时间后的小鼠颅骨Micro-CT图像。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例1
参看图2，一种碳量子点水凝胶复合支架材料，包括具有抗菌活性的p-CQD/WS2异质结、具有成骨分化活性的n-CQD、光敏剂和GelMA组成的p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料。
作为本实施例的进一步补充，所述p-CQD/WS2异质结为电中性碳量子点/硫化钨纳米片异质结。
作为本实施例的进一步补充，所述n-CQD为负电荷功能化碳量子点。
作为本实施例的进一步补充，所述光敏剂为Irgacure 2959。Irgacure 2959是一种加效的不黄变紫外光引发剂。
作为本实施例的进一步补充，所述GelMA为甲基丙烯酸化水凝胶。
实施例2
参看图2，碳量子点水凝胶复合支架材料的制备方法，包括以下步骤：先取GelMA的冻干固体，加入聚丁二酸丁二醇酯、p-CQD/WS2异质结和n-CQD，最后加入光敏剂，在紫外光下持续照射下，直至水凝胶凝固，得到p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料。
作为本实施例的进一步补充，，所述GelMA的冻干固体的制备过程如下：先取0.5-1.5g明胶在45-55℃下预热8-12min，然后加入6-10mL甲基丙烯酸剧烈搅拌；再将聚丁二酸丁二醇酯在35-45℃下预热8-12min，然后取30-50mL聚丁二酸丁二醇酯加入到明胶和甲基丙烯酸形成的混合液中；待反应完全后，将反应后的混合液在40-50℃下透析66-78h，最后用冷冻干燥机冻干，得到泡沫状的GelMA的冻干固体。
作为本实施例的进一步补充，所述p-CQD/WS2异质结的制备过程如下：先0.2mg/mL的WS2纳米片溶液中缓慢加入0.4mg/mL的p-CQD溶液；混合均匀并在室温下剧烈搅拌20-28h，然后将混合后的溶液多次离心去除未结合的p-CQD溶液，最终制得p-CQD/WS2水溶液。
作为本实施例的进一步补充，所述WS2纳米片溶液的制备过程如下：先将WS2粉末在球磨机中研磨3-6h；然后取25-35mg WS2粉末分散于25-35mL的H2SO4中，在油浴锅里85-95摄氏度回流20-28h；待自然冷却至室温后离心去除H2SO4，并用去离子水离心洗涤2-5次，接着将得到的沉淀分散于去离子水中，超声1.5-2.5小时则获得单层WS2纳米片；最后将单层WS2纳米片配置成0.2mg/mL的WS2纳米片溶液。
作为本实施例的进一步补充，所述p-CQD溶液的制备方法如下：先称取亚精胺溶解在去离子水中，超声处理后使亚精胺溶液混合均匀，然后将亚精胺溶液转移至微波反应器的反应玻璃管里；待反应完全后，自然冷却至室温，最后得到的反应产物通过滤膜过滤，去除未反应完全的反应物，并使用透析袋透析得到p-CQD溶液。
实施例3
制备具有抗菌活性的正电荷碳量子点(p-CQD)，具体实施的过程如下：
(a)称取0.1g亚精胺溶解在10mL去离子水中，超声处理10min使亚精胺溶液混合均匀，将亚精胺溶液转移至微波反应器专用的反应玻璃管里，微波反应条件为200℃，反应时间为3min。
(b)待反应完全后，自然冷却至室温后，将得到多的反应产物通过0.22μm滤膜过滤，去除未反应完全的反应物，并使用1000Da的透析袋透析两天。
由图1-a，图1-b，图1-c和图1-d可知，具有抗菌活性的p-CQD的尺寸为4.7±1.1nm，层间距为0.376nm。
实施例4
制备具有抗菌活性的电中性碳量子点/硫化钨纳米片异质结(p-CQD/WS2)，具体实施的过程如下：
(a)首先我们使用刻蚀法制备单层WS2纳米片。将WS2粉末在球磨机中研磨4h。然后取30mg WS2粉末分散于30mL的H2SO4中，在油浴锅里90℃回流24h。
待自然冷却至室温后，采用6000rpm的离心机处理10min离心去除H2SO4。并用去离子水离心洗涤三次，最后将得到的沉淀分散于20mL去离子水中，超声2小时则获得单层WS2纳米片。
在0.2mg/mL WS2纳米片溶液中缓慢加入0.4mg/mL的p-CQD溶液，混合均匀并在室温下剧烈搅拌24h，然后将溶液多次离心去除未结合的p-CQD溶液，最终制得p-CQD/WS2水溶液。
图2-5可知，p-CQD负载在WS2纳米片的表面后后者的尺寸没有明显的变化，得到了电中性的p-CQD/WS2异质结，p-CQD/WS2异质结的吸收要明显高于相同浓度的p-CQD和WS2纳米片。
实施例5
制备水凝胶复合支架，具体实施的过程如下：
参看图2，取1g明胶在50℃下预热10min，然后加入8mL甲基丙烯酸剧烈搅拌；将PBS(聚丁二酸丁二醇酯)在40℃环境下预热10min，取40mL PBS(聚丁二酸丁二醇酯)加入到上述混合液中终止反应。
将上述溶液在40-50℃下透析36h，然后用冷冻干燥机冻干，得到泡沫状的GelMA的冻干固体。
取0.3g泡沫状的GelMA的冻干固体，加入2mL PBS(聚丁二酸丁二醇酯)和200μL(1mg mL-1)的p-CQD/WS2异质结和200μL(1mg mL-1)的具有成骨分化活性的负电荷功能化碳量子点(n-CQD)，最后加入0.01g光敏剂，在紫外灯下持续照射10分钟，直至水凝胶凝固，得到p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料。
实施例6
本实施例涉及碳量子点水凝胶复合支架材料在体外抗菌的应用。具体操作过程如下：使用平板涂布法测试材料的抗菌活性。
首先在96孔板中制备水凝胶，取100μL聚丁二酸丁二醇酯、p-CQD/WS2异质结和n-CQD，加入到光敏剂的水凝胶前体溶液中，形成混合溶液，加入96孔板中，在紫外灯下照射5分钟制得水凝胶。
然后取10μL菌液106CFU/mL加入到水凝胶表面，37度培养24h。然后在每孔加入1mL灭菌的PBS(聚丁二酸丁二醇酯)，使存活的细菌悬浮，从每孔中取200μL悬液接种到琼脂糖固体培养基上，37度培养12h。通过计算细菌菌落数来确定体外杀菌活性。
参看图6可知，p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料具有优异的广谱抗菌活性，不仅可以杀死非耐药细菌(E.coli、S.aureus)，还可以杀死多药耐药细菌(MRSA)。
实施例7
一种碳量子点水凝胶复合支架材料在促进间充质干细胞的碱性磷酸酶活性的应用。具体操作过程如下：
p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料对间充质干细胞(hMSCs)的细胞毒性：使用MTT测定hMSCs的细胞活力。细胞活力表示为活细胞总数占细胞总数的比例。首先，制备p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料的浸出液，将空白水凝胶或p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料浸入hMSCs培养基中，震荡，并在37℃培养箱中放置24小时。过滤、灭菌后置于4℃保存。接下来，将hMSCs种于96孔板，置于CO2培养箱培养24小时，将干细胞基础培养基用80μL基础培养基和20μL浸出液替代。经过24/48小时孵育后，加入20μL MTT溶液，在孵育4小时。最后用150μL的DMSO替代原混合溶液，用酶标仪读取490nm处的吸光度。
由图7可知，hMSCs在p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料上孵育7天或14天后，MTT法测得的细胞存活率表示，各组之间的细胞活力都没有明显的差异，hMSCs经各组样品处理后细胞存活率仍然超过80％，表明空白水凝胶和p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶复合材料无生物毒性，具有良好的生物相容性。
实施例8
一种碳量子点水凝胶复合支架材料在促进间充质干细胞的碱性磷酸酶活性的应用。具体操作过程如下：
(1)将hMSCs接种于6孔培养板中，用加了p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料浸出液的培养基培养7天。7天后用细胞裂解缓冲液裂解细胞，裂解的样品以10,000rpm离心5min，收集上清液。然后使用BCA蛋白质测定试剂盒测定细胞内蛋白质含量的总量，即测量反应溶液在562nm处的吸光度。最后，通过碱性磷酸酶测定试剂盒进行ALP活性。
由图9可知，hMSCs在p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料上孵育7天或14天后，比起对照组ALP的活性明显增高，表明p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶有明显的促进ALP活性增强的能力。
(2)通过对茜素红染色和定量分析:p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料固定在6孔板中，紫外灯灭菌30分钟。向每个孔中加入40万细胞，连续培养14天，每隔三天换一次培养基。为了评估成骨分化效果，将hMSCs用PBS清洗三次，用4％的多聚甲醛室温下固定30min，再用PBS请洗三次，并且用去离子水清洗两次去除多余的盐分。每个孔加入1mL茜素红，室温下孵育5-10min,用PBS清洗三次。用光学显微镜拍摄染色结果。为量化茜素红染色的结果，向细胞中加入10％的氯化十六烷基吡啶，孵育10min后，测量570nm处的吸光度。
由图8可知，采用p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料的茜素红染色效果最好，颜色最深。对应的，茜素红染色后，间充质干细胞的矿化定量结果如图10所示，p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶组的矿物物质密度最高、分化效果最好。与对照组相比用p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶刺激14天后hMSCs的矿化水平显著提升了，显示出高度致密的矿化结节网络，这与ALP活性的变化趋势一致。
实施例9
一种碳量子点水凝胶复合支架材料在促进骨组织缺损的愈合的应用。具体操作过程如下：小鼠感染性骨缺损模型的构建：选取5周的小鼠作为模型，首先使用戊巴比妥钠40mg/kg麻醉小鼠，用生理盐擦拭头部并脱去顶部的毛发。接着用医用酒精棉球擦拭头部，用手术刀沿十字缝剪开，用骨钻在小鼠颅骨上钻出一个直径约2mm的缺损，钻孔过程中用棉签除去颅骨碎渣并用纱布及时止血。用200μL含1×106CFU的MRSA混悬液消毒生理盐水感染创面。用PBS湿润的灭菌棉覆盖以确保细菌生长。然后将搭载p-CQD/WS2和n-CQD的水凝胶前体注入缺损部位，并用紫外灯照射2分钟形成水凝胶，注意照射过程中盖住小鼠的眼睛。分别在第0天和第60天使用Micro-CT成像评估不同水凝胶的成骨效率。
由图11和图12可知，单纯的水凝胶对颅骨缺损的愈合几乎没有帮助，其成骨修复功能差反而使缺损处有所变形。将p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料植入小鼠体内后发现有明显骨愈合的趋势，新骨形成的比较密集，有向骨缺损中心部位形成的趋势，有些部分的骨密度和正常骨组织的密度相差无几。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.碳量子点水凝胶复合支架材料，其特征在于：包括具有抗菌活性的p-CQD/WS2异质结、成骨分化活性的n-CQD、光敏剂和GelMA组成的p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料；
所述p-CQD/WS2异质结为电中性碳量子点/硫化钨纳米片异质结；
所述n-CQD为负电荷功能化碳量子点；
所述p-CQD/WS2异质结的制备过程如下：先0.2 mg/mL 的WS2纳米片溶液中缓慢加入0.4mg/mL 的p-CQD溶液；混合均匀并在室温下剧烈搅拌20-28 h，然后将混合后的溶液多次离心去除未结合的p-CQD溶液，最终制得p-CQD/ WS2水溶液；
所述WS2纳米片溶液的制备过程如下：先将WS2粉末在球磨机中研磨3-6h；然后取25-35mg WS2粉末分散于25-35mL的H2SO4中，在油浴锅里85-95摄氏度回流20-28h；待自然冷却至室温后离心去除H2SO4，并用去离子水离心洗涤2-5次，接着将得到的沉淀分散于去离子水中，超声1.5-2.5小时则获得单层WS2纳米片；最后将单层WS2纳米片配置成0.2 mg/mL 的WS2纳米片溶液；
所述p-CQD溶液的制备方法如下：先称取亚精胺溶解在去离子水中，超声处理后使亚精胺溶液混合均匀，然后将亚精胺溶液转移至微波反应器的反应玻璃管里；待反应完全后，自然冷却至室温，最后得到的反应产物通过滤膜过滤，去除未反应完全的反应物，并使用透析袋透析得到p-CQD溶液。
2.根据权利要求1所述的碳量子点水凝胶复合支架材料，其特征在于：所述光敏剂为Irgacure 2959。
3.根据权利要求1所述的碳量子点水凝胶复合支架材料，其特征在于：所述GelMA为甲基丙烯酸化水凝胶。
4.一种如权利要求1-3中任一所述的碳量子点水凝胶复合支架材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：先取GelMA的冻干固体，加入聚丁二酸丁二醇酯、p-CQD/WS2异质结和n-CQD，最后加入光敏剂，在紫外光下持续照射下，直至水凝胶凝固，得到p-CQD/WS2/n-CQD/GelMA水凝胶支架材料。
5.根据权利要求4所述的碳量子点水凝胶复合支架材料的制备方法，其特征在于：所述GelMA的冻干固体的制备过程如下：先取0.5-1.5g明胶在45-55℃下预热8-12min，然后加入6-10mL甲基丙烯酸剧烈搅拌；再将聚丁二酸丁二醇酯在35-45℃下预热8-12min，然后取30-50mL聚丁二酸丁二醇酯加入到明胶和甲基丙烯酸形成的混合液中；待反应完全后，将反应后的混合液在40-50℃下透析66-78h，最后用冷冻干燥机冻干，得到泡沫状的GelMA的冻干固体。
6.一种如权利要求1-3任一项所述的碳量子点水凝胶复合支架材料，其特征在于：所述碳量子点水凝胶复合支架材料在体外抗菌的应用。
7.一种如权利要求1-3任一项所述的碳量子点水凝胶复合支架材料，其特征在于：所述碳量子点水凝胶复合支架材料在促进间充质干细胞的碱性磷酸酶活性的应用。
8.一种如权利要求1-3任一项所述的碳量子点水凝胶复合支架材料，其特征在于：所述碳量子点水凝胶复合支架材料在促进间充质干细胞的矿化和分化的应用。
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