本发明公开了一种掺杂氧化石墨烯纳米纤维、其制备方法及应用。所述纳米纤维是主要由氧化石墨烯与聚乳酸羟基乙酸形成的连续的、表面光滑的纳米纤维，其可通过静电纺丝法制取。利用所述纳米纤维，可形成具有三维多孔结构的纳米纤维组织工程支架材料。本发明的组织工程支架材料系仿生细胞天然外基质的组织工程支架材料，其中的纳米纤维直径分布在十几纳米到几微米之间，与细胞外基质中胶原蛋白纤维相似，并且本发明的支架材料具有多孔、高比表面积和模拟细胞外基质的拓扑学结构，能为细胞提供良好的生长环境，并能显著促进干细胞粘附、增殖和分化，同时其制备工艺简单，无需复杂仪器设备，能够实现大批量生产，制造成本低。