石墨烯成功地与大脑中的神经元相互作用

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这一发现可能有助于帕金森氏病患者恢复功能
这一发现可能有助于帕金森氏病患者恢复功能

长期以来,科学家一直在寻找一种方法,将与神经元接口的电极植入人脑。如果成功的话,这个想法可能会对帕金森氏病和其他神经系统疾病的治疗产生巨大的影响。上个月,来自意大利和英国的研究人员团队向前迈出了一大步,表明世界上最受欢迎的奇观材料石墨烯可以成功地与神经元交互作用。

其他小组之前使用处理过的石墨烯所做的努力已经创建了具有非常低信噪比的界面。但是,的里雅斯特大学和剑桥石墨烯中心的跨学科合作努力通过与未经处理的石墨烯合作开发了一种显着改善的电极。

意大利的里雅斯特大学的劳拉·巴拉里尼教授说:“这是我们第一次将石墨烯直接与神经元连接。” “然后我们测试了神经元产生已知代表大脑活动的电信号的能力,发现神经元保持了其神经元信号传递特性不变。这是首次使用未包覆石墨烯的材料进行神经元突触活动的功能研究。”

在尝试使用石墨烯基衬底(GBS)之前,科学家们植入了基于钨和硅的微电极。概念验证实验是成功的,但是这些材料似乎也遭受同样的致命缺陷。人体对插入创伤的反应是形成疤痕组织,抑制清晰的电信号。由于材料的刚性,该结构也易于断开,这不适用于半流体有机环境。

纯石墨烯是有前途的,因为它具有柔韧性,无毒且不会损害其他细胞活性。

研究小组在大鼠脑细胞培养物中进行的实验表明,未经处理的石墨烯电极与神经元的界面很好,可以正常地传输电脉冲,而以前没有出现任何不良反应。

石墨烯的生物相容性可以使其用于制造石墨烯微电极,从而有助于测量,利用和控制受损的大脑功能。它可以用来恢复失去的感觉功能,以治疗瘫痪,控制假肢设备(如截肢者的机器人肢体),甚至控制或减少失控的电脉冲的影响,这些电脉冲会导致诸如帕金森氏症和癫痫症的运动障碍。

的里雅斯特大学的毛里齐奥·普拉托(Maurizio Prato)教授说:“我们目前正致力于生物医学应用中石墨烯技术的前沿研究。” “在这种情况下,基于石墨烯的高性能生物设备在神经学方面的发展和翻译需要探索石墨烯纳米和微片之间的相互作用以及神经细胞的复杂信号传导机制。我们的工作只是第一步。朝那个方向。”

这项研究的结果最近发表在ACS Nano杂志上这项研究由石墨烯旗舰基金资助,这是一项欧洲倡议,旨在联系理论和实践领域,并减少石墨烯产品在投放市场之前在实验室花费的时间。



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