碳具有几种同素异形体，包括四价的金刚石和三价的石墨结构，它们为聚糖呈递提供了潜在的支架。

富勒烯

糖基化富勒烯，如 α-D-甘露糖基富勒烯和富勒醇，抑制红细胞聚集。这些“糖球”是通过引入反应性基团（如末端炔烃），然后附着叠氮糖来生成的。因此，可以实现近球形的聚糖呈递。直径为 0.7 nm 的糖基化 C60 可以被认为是糖纳米技术中最小的“纳米颗粒”。

碳纳米管

碳纳米管 (CNTs) 根据构成圆柱体侧壁的石墨烯状片的数量进行分类。单壁 CNTs (SWCNTs) 的典型直径为 1–2 nm，多壁 CNTs (MWCNTs) 的直径约为 2–25 nm。CNT 长度可以从数十纳米到数十微米甚至更长。内部中空空间和外部表面都可以被利用来创建功能化 CNTs (f-CNTs) 作为递送系统。

CNTs 的广泛使用受到其细胞毒性和溶解性差的阻碍。CNTs 已被糖聚合物涂覆。一个 C18-脂质尾通过疏水相互作用“包裹”了 CNT 表面，以暴露 α-GalNAc 残基。糖聚合物涂覆的 CNTs 在体外无毒，而未涂覆的 CNTs 在某些细胞中诱导死亡。非共价功能化 CNTs 存在一旦引入生物环境就失去其涂覆材料的风险，此类产品的最终命运尚不清楚。

CNTs 的共价表面糖基化或糖缀合为体内研究创建了更稳定的探针。CNT 表面的氧化引入了羧酸，可用于氨基功能化糖的共价附着。半乳糖基化 SWCNTs 可以“捕获”致病性大肠杆菌。扫描电子显微镜 (SEM) 图像显示了由细胞结合到糖基化纳米管上形成的强结合基质。

通过“一锅法”施陶丁格还原和酰胺化直接附着 β-GlcNAc 残基允许良好控制异头构型。在单糖附着后，糖基转移酶用于区域和立体选择性聚糖延伸。糖羟基被用作带有重元素标签的“标记”位点，以通过 TEM 可视化聚糖。

活性偶氮甲亚基化物（在原位由 α-氨基酸生成）的 1,3-偶极环加成创建了富勒烯和 CNTs 的吡咯烷衍生物。这种共价方法避免了氧化“切割”，并提供了用于体内应用的填充和功能化糖基化 CNTs。

CNTs 可以被视为具有相关毛细作用的“1D 中空孔”。通过毛细作用，熔盐或其溶液可以封装在 CNTs 内部。糖基化 CNTs 用于封装放射发射体 Na125I，并体内定位高水平的这种放射性核素。多个 GlcNAc 拷贝改善了水分散性和生物相容性。由于这种 CNTs 的高纵横比和表面积与体积比，糖可以有效地以多价形式展示（图58.4）。这些糖基化 CNTs 是用于体内成像或辐射递送系统的替代放射性示踪剂，具有高放射性同位素负载能力和高灵敏度。哺乳动物甲状腺对碘的快速吸收作为对放射性碘“货物”潜在泄漏的测试。尽管“游离”碘 125I 迅速进入甲状腺，但封装在糖基化 CNT 中的碘即使在一个月后仍保留在其靶位点。

图 Essentials of Glycobiology, 4E. Fig. 58.4：填充和功能化糖基化单壁纳米管 (SWNTs) 的体内定位。（TH）甲状腺，（LU）肺，（ST）胃，（LI）肝脏，（KI）肾脏，（BL）膀胱。（Hong SY, et al. 2010. Nat Mater 9: 485−490.）

石墨烯

石墨烯基材料的化学柔性允许形成动态超分子结构。通过用多价糖配体修饰热还原的石墨烯片，制备了糖功能化的二维 (2D) 表面。主客体包合物提供了一种在碳表面呈递生物功能配体的通用策略。多价糖功能化的石墨烯片可以凝集细菌并抑制其运动。利用超分子设计，捕获的细菌可以通过添加竞争性客体来部分释放。石墨烯独特的红外 (IR) 吸收特性允许通过对捕获的石墨烯-糖-E. coli 复合物进行 IR 激光辐照来杀死捕获的细菌。