牙髓外伤或发生细菌感染后通常表现为牙髓炎,目前针对牙髓炎症临床上常用的治疗方法是通过根管治疗去除牙髓组织,经过对根管清理、成形和必要的药物消毒后采用热牙胶充填,从而达到消除感染源,封闭根管空腔,消灭细菌的生存空间,防止再感染的目的。然而,经过根管治疗后的牙齿失去了感知冷热刺激的能力,剩余牙体组织较少,容易发生折断从而导致根管系统的再感染。作为一种可替代的方法,再生牙髓学的目标是利用再生的牙髓样组织代替发炎或坏死的牙髓组织。牙髓-牙本质复合体再生的途径主要有基于外源性细胞移植的牙髓再生及基于内源性干细胞归巢的牙髓再生。虽然这些方法能够在一定程度上实现牙髓-牙本质复合体的再生,但仍然存在许多局限性。例如细胞以悬液状态存在造成细胞流失、支架材料引起的免疫排斥及炎症、活性因子类物质在实际中提取过程较为复杂,价格昂贵,难以保存以及归巢的细胞数量十分有限等问题,从而导致再生组织的效果无法得到保证。细胞外基质（Extracellular Matrix,ECM）是由细胞分泌到细胞外间质中的蛋白和多糖类大分子物质。不仅能够为细胞和组织之间提供紧密的连接、营养供应及力学性能支持,也是干细胞微环境中的重要成分,参与调控干细胞的分化功能。在组织再生过程中具有关键的作用。以ECM为内源性支架构建的细胞膜片工程在组织再生中具有了广泛的应用。其保留了细胞-细胞之间的连接,从而具有较高的细胞利用率和良好的生物安全性。但是目前单层细胞膜片厚度不足,在使用过程中容易发生破裂、皱缩等现象,不利于膜片功能的维持和应用。在膜片的基础上,细胞聚合体的三维构建由于缺乏血供、营养,限制了营养物的供应和代谢物的清除,从而导致中间的细胞容易发生坏死等问题。细胞膜片构建的关键是通过多种方式刺激种子细胞的ECM分泌,提高细胞间及细胞-ECM间的结合。因此,制备能够影响ECM分泌的材料调节细胞膜片的形成及种子细胞的功能,有望应用于牙髓-牙本质复合体的再生。近年来,随着纳米材料在生物医学领域的广泛应用,利用纳米材料可以调控细胞的生物学行为,纳米微粒的大小和形貌可影响细胞分泌ECM。碳点作为一种新型的荧光纳米材料,具有优异的光学性质、丰富的表面基团、易于制备和成本低等优点。然而,碳点是否能够用于刺激种子细胞ECM的分泌并影响其分化能力还未见报道。如果碳点能用于刺激牙髓干细胞分泌ECM并调控其成牙/成骨向分化,促进牙髓-牙本质组织的再生,那么碳点将对牙髓疾病的治疗具有重要的临床意义。第二章中,我们以抗坏血酸和聚乙烯亚胺为原料,通过水热法合成抗坏血酸-聚乙烯亚胺碳点（Vc-PEI CDots）,对其化学性质进行表征。发现Vc-PEI CDots溶液在紫外光照射下具有蓝色的荧光。Vc-PEI CDots形态均匀,具有相应的纳米尺寸结构,相比其原料具有丰富的氨基、羧基和杂环基团。此外,Vc-PEI CDots在水溶液中的Zeta电位为15.7 m V。在0-200μg/m L的浓度下,Vc-PEI CDots对牙髓干细胞（dental pulp stem cells,DPSCs）的存活率、细胞周期和凋亡没有产生明显的影响。使用激光共聚焦显微镜进行观察,发现Vc-PEI CDots可以被DPSCs摄取。本章实验合成了Vc-PEI CDots,对其化学和生物学性质表征证明Vc-PEI CDots具有良好的光学性质,纳米尺寸结构,丰富的氨基、羧基及杂环基团以及良好的生物相容性,可以被细胞摄取发挥作用。第三章中,我们研究了Vc-PEI CDots对于DPSCs中ECM分泌及其相关影响。首先通过检测细胞外基质相关蛋白fibronectin、integrinβ1和collagen type 1（COL1）的表达,表明Vc-PEI CDots能够以剂量依赖性的方式促进细胞外基质相关蛋白的表达。接下来,采用Real-time PCR检测了Vc-PEI CDots对于DPSCs中ECM相关基因表达的影响。结果表明Vc-PEI CDots能够促进ECM相关基因的表达。免疫荧光实验也进一步验证Vc-PEI CDots能够增加DPSCs中ECM蛋白的表达。ECM的成分通常可以结合并激活其细胞表面的受体,从而放大细胞内的信号转导,促进DPSCs的成牙/成骨向分化。为了探索能够增加DPSCs分泌ECM的Vc-PEI CDots对于DPSCs成牙/成骨向分化的影响,我们首先采用ALP染色进行了检测。结果显示,Vc-PEI CDots能够增强DPSCs中ALP的活性。进一步,我们通过Real-time PCR和Western blot检测了Vc-PEI CDots对于DPSCs成牙/成骨相关基因及蛋白表达的影响,发现Vc-PEI CDots能够促进DPSCs中成牙/成骨相关基因和蛋白的表达。ECM不仅为细胞提供生物化学信号,而且其能够作为一种细胞结构支架,负责细胞与细胞之间的连接,因此,ECM分泌的增强有利于形成细胞膜片,而细胞膜片也是组织再生的一种重要途径。为了检测能够增加DPSCs中ECM分泌的Vc-PEI CDots对于DPSCs细胞膜片形成的影响,我们用Vc-PEI CDots处理DPSCs 10天后,观察到Vc-PEI CDots处理后的DPSCs能够形成完整的细胞膜片。苏木精-伊红（hematoxylin and eosin,H＆E）染色技术检测细胞膜片结果显示经Vc-PEI CDots处理的DPSCs形成的细胞膜片厚度明显大于对照组。此外,免疫组织化学（Immunohistochemistry,IHC）染色结果显示经Vc-PEI CDots处理的DPSCs组形成的细胞膜片比对照组表现出更多的ECM沉积。表明能够增加DPSCs中ECM分泌的Vc-PEI CDots能够促进DPSCs细胞膜片的形成。因此,这部分实验我们证明了Vc-PEI CDots可以刺激DPSCs中ECM的分泌,在此基础上,促进了DPSCs的成牙/成骨向分化及细胞膜片的形成。第四章中,我们对Vc-PEI CDots促进DPSCs中ECM分泌的机理机制进行了研究。首先通过基于RNA测序（RNA-seq）技术的转录组分析发现经Vc-PEI CDots处理的DPSCs中FOXA2转录因子表达较高且在m TOR信号通路中富集,其上调可激活自噬。另一方面,多项研究证明,适度激活自噬可以有效地增加ECM的分泌。因此,Vc-PEI CDots处理的DPSCs中ECM分泌的增加可能是由于Vc-PEI CDots诱导的自噬激活。接下来,通过Western blot实验和透射电镜（TEM）观察自噬小体发现我们所制备的Vc-PEI CDots可以激活自噬,而其原料抗坏血酸和PEI并不可以。我们进一步采用自噬抑制剂Spautin-1明确Vc-PEI CDots激活的自噬与ECM分泌的相关性。此外,KEGG通路富集分析表明,Vc-PEI CDots诱导的自噬激活与PI3K/Akt/m TOR通路密切相关,我们首先采用Western blot说明Vc-PEI CDots与PI3K/Akt/m TOR通路之间的相关性。结果显示,Vc-PEI CDots能够降低Akt和m TOR的磷酸化水平,表明PI3K/Akt/m TOR通路受到抑制。为了进一步证实该通路在Vc-PEI CDots激活的自噬中的作用,我们使用了Akt激活剂SC79和PI3K的激活剂740Y-P。结果提示Vc-PEI CDots可以与PI3K相互作用,而不是与Akt,从而抑制PI3K/Akt/m TOR通路,激活自噬,最终促进ECM分泌。细胞内PI3K蛋白催化亚基（p110α）的激活通常是PI3K通路的开始,所以Vc-PEI CDots对于该通路的抑制表明Vc-PEI CDots可以与p110α蛋白相互作用。进一步,采用分子动力学模拟的方法证明Vc-PEI CDots中纳米级的类石墨烯碳核和PI3K蛋白调节亚基p85α的存在对Vc-PEI CDots与p110α蛋白的相互作用无不良影响。因此,在这部分实验中我们证明了Vc-PEI CDots通过与PI3K蛋白的催化亚基（p110α）结合,抑制了PI3K/Akt/m TOR通路,激活自噬,诱导了DPSCs中ECM的分泌。第五章中,受Vc-PEI CDots促进ECM分泌和DPSCs成牙/成骨向分化的启发,我们评估了将Vc-PEI CDots应用于牙髓-牙本质复合体的体内再生效果。首先,我们利用来源于人类前磨牙的牙本质支架与DPSCs细胞膜片构建的复合物植入裸鼠皮下,建立了异位移植模型。通过组织学检查显示,与未处理的DPSCs组相比,Vc-PEI CDots处理的DPSCs组的牙本质支架上出现更多的前期牙本质和矿化组织沉积。此外,Vc-PEI CDots处理的DPSCs组在新生的牙本质表面有较多的成牙本质细胞样细胞整齐排列,新生的疏松结缔组织中可见血管的形成,表明Vc-PEI CDots促进了牙髓-牙本质复合体的再生。综上所述,这些数据表明Vc-PEI CDots处理后的DPSCs在体内具有促进牙髓-牙本质复合体高效再生的巨大潜力。最后,对重要器官进行H＆E染色表明,Vc-PEI CDots处理组中裸鼠的心脏、肝脏、脾脏和肾脏均无组织学异常,表明Vc-PEI CDots在体内应用对于动物的各脏器无明显的毒副作用。因此,在这部分实验中我们证明了Vc-PEI CDots可以在体内促进牙髓-牙本质复合体的再生,并且具有良好的生物安全性。综上,我们证明了以抗坏血酸和聚乙烯亚胺为原料通过水热法合成的Vc-PEI CDots具有良好的生物相容性和丰富的氨基、羧基及杂环基团。Vc-PEI CDots可以通过抑制PI3K/Akt/m TOR通路,激活自噬,诱导DPSCs中ECM的分泌,进而促进DPSCs的成牙/成骨向分化及DPSCs细胞膜片的形成。体内实验结果表明,Vc-PEI CDots可以促进牙髓-牙本质复合体的再生,并且具有良好的生物安全性。