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目的:骨髓间充质干细胞治疗软骨缺损是一种前景广阔的方法，但在软骨修复过程中常常伴有炎症反应，从而阻碍软骨再生。在这个过程中，肿瘤坏死因子α（TNFα）作为促炎细胞因子常常起着重要的作用，因此可能治疗软骨缺损的一个潜在干预目标。我们的实验研究利用荧光碳点(CD)纳米材料作为载体，通过TNFαsiRNA转染骨髓间充质干细胞抑制软骨修复过程中的炎症反应，促进骨髓间充质干细胞成软骨细胞分化以此达到促进软骨再生，从而实现修复软骨缺损。 方法:在我们的研究中，通过4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷-1-羧酸磺酸基琥珀酰亚胺酯钠盐(SMCC)作为生物偶联剂将碳点与siRNA结合，转染siTnfα进入骨髓间充质干细胞。利用常见商用转染试剂，聚乙烯亚胺(Polyetherimide，PEI)作为实验对照。根据转染载体材料的不同，实验研究分为四个组:空白对照组（单纯干细胞）、CD+SMCC组、PEI+siRNA组、CD+SMCC+siRNA组。分别利用Zeta电位检测装置来测量单纯碳点及碳点纳米载体与转染基因复合物的Zeta电位差异;动态光散射(DLS)和荧光显微镜用来检测碳点偶联转染基因前后的粒径变化及荧光特性改变;红外光谱仪分析碳点及碳点纳米载体与转染基因复合物的分子结构和化学组成;MTT实验检测碳点纳米载体的毒性;透射电镜用来观察碳点偶联前后的外观和CD-SMCC-siTnfα复合物进入细胞的机制;激光共聚焦显微镜用来观察CD-SMCC-siTnfα复合物进入细胞的过程及位置分布;流式细胞仪探索最佳转染浓度和时间;qRT-PCR用来检测siRNA转染进入骨髓间充质干细胞后TNFα基因表达的抑制情况。检测siRNA转染后骨髓间充质干细胞DNA含量以反映细胞增殖情况;通过qRT-PCR技术检测骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化过程中软骨特异性基因(Sox9，Acan，Col2a1)的表达。通过手术在大鼠膝关节股骨髁间关节面钻孔制作软骨缺损模型，将四个不同组的细胞和材料植入软骨缺损部位。术后4、8周对修复关节行大体观察及组织切片，对切片进行HE染色、番红固绿染色及免疫组化染色，检测软骨组织中Col2a1及Tnfα的含量，通过以上方法判断体内软骨缺损的修复效果。 结果:CD和CD-SMCC-siTnfα显示单分散的球形结构，CD与SMCC偶联后平均粒径由4-10nm增加到13-22nm。在荧光显微镜中不同激发光下可以观察到CD-SMCC呈蓝色、绿色和红色荧光，CD与SMCC偶联后紫外吸收光谱发生了变化，激发波长从220nm到400nm，强度峰值为360nm。红外光谱检测证明CD被SMCC修饰后光谱峰值发生了改变，位于2939cm-1，1809cm-1and1780cm-1。CD-SMCC与siRNA的最佳偶联比例为20∶1，偶联后碳点的zata电位由17.06±2.3mv变为21.33±1.4mv。CD-SMCC的细胞毒性明显低于PEI，透射电镜和激光共聚焦显微镜发现CD-SMCC作为载体能顺利将siTnfα转运进入细胞;流式细胞仪检测发现CD-SMCC与siTnfα复合物的质重比为20∶1时转染效率最高，而最佳转染时间为12小时，并且CD-SMCC的转染效率明显高于PEI。qRT-PCR结果显示TNFαsiRNA转运进入细胞内后能够对骨髓间充质干细胞发挥干扰作用，并且碳点的荧光在转染过程中起到了动态示踪的作用。转染后7天CD-SMCC-siTnfα组TNFα呈低表达，而14天、21天后TNFα表达水平逐渐升高，由此说明碳点转染在早期，一周内能达到更高的干预效果。当骨髓间充质干细胞中TNFα基因被抑制后，Sox9，Acan，Col2a1等软骨特异性基因的表达量显著增加。骨髓间充质干细胞成软骨分化过程中软骨特异性基因的表达增加，说明干细胞经过基因修饰后能够明显加快其成软骨分化的速度。最后，我们对基因修饰后的种子细胞进行检测，发现CD-SMCC-siTnfα组与对照组，CD-SMCC组的DNA含量没有明显差异，并且明显高于PEI组，然而CD-SMCC-siTnfα组的GAG分泌量高于其余三组。这说明碳点纳米载体材料与细胞之间有良好的生物相容性。在体内实验中，从大体观、大体评分、组织学染色和组织学评分方面综合评价后可以发现CD-SMCC-siTnf组的关节修复效果比PEI组和CD-SMCC组好，空白对照组修复效果最差，而且关节软骨缺损的修复是通过抑制炎症从而促进骨髓间充质干细胞向软骨分化而实现的。通过免疫组化染色及qRT-PCR检测可知，CD-SMCC-siTnfα组的GAG和Col2a1表达高于其余三组，说明荧光碳点纳米载体能够高效的介导siTnfα转染进入细胞，TNFαsiRNA基因修饰后的骨髓间充质干细胞能够促进关节软骨缺损修复。 结论:本研究的结果证实，荧光碳点作为纳米载体经过SMCC修饰后能够成功将TNFαsiRNA转染骨髓间充质干细胞，转染效率高于PEI，并且实现了基因转染的动态示踪。抑制基因TNFα的表达使软骨特异性基因(Sox9，Acan，Col2a1)表达水平升高，促进了干细胞成软骨分化，增强了其软骨缺损修复的能力。最后，基因修饰后的间充质干细胞增殖和成软骨分化能力更强，新生软骨呈现透明软骨形态，基于荧光碳点纳米载体优化后的软骨组织工程为软骨缺损的修复提供了新的思路。