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碳纳米管连接神经元,修复受损脊髓

时间: 2017年07月07日 | 作者: Andrew Stapleton | 来源: Sciencealert
碳纳米管有可能促进受损脊髓修复。

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科学家们已经在用碳纳米管控制神经元生长并修复神经细胞之间的电子连接了。并且他们已经证明碳纳米管能够安全地用于神经元修复,希望碳纳米管也能恢复脊髓受损的人的神经功能。这种结合碳纳米管的修复神经元方法带来了意料之外的益处。

 

碳纳米管具有一些优异性质,比如出色的导热性、机械强度和导电性,可以用来制造最坚硬的人造纤维,和比硅芯片运行速度快两倍的计算机芯片,也被用来制造世界上最黑的材料——Vantablack。

 

碳纳米管因为管径长、管壁薄,并具有导电性,被认为是制造神经假体、恢复受损神经网络功能和开发人机界面系统的理想材料。

 

“制造神经界面的完美材料并不存在,但是我们经研究发现碳纳米管在这方面具有很大潜力,”Laura Ballerini作为意大利国际高级研究学院的研究人员说道。

 

“毕竟,为了治疗脊髓损伤,纳米材料现在是我们发展创新性治疗方法的最大希望。”

 

所以我们为什么不开始利用它们呢?

 

过去人们担心碳纳米管对人体的安全性。碳纳米管纤维状的结构让人们把它和石棉联系在一起,而石棉是一种能穿透由脂肪分子构成的细胞膜的物质。

 

在这项研究中,研究人员通过化学修饰碳纳米管的表面制备出碳纳米管墨水,以便人们操控。他们把墨水滴入一个平展的玻璃表面,加热到350℃就能得到一层由纯碳纳米管组成的薄膜。

 

从实验小鼠的海马体中获取研究需要的神经元,并将这些细胞直接放在碳纳米管薄膜上。经过一段温度维持在人体温度的生长,这些细胞用来测试碳纳米管界面的导电性和相容性。

 

Ballerini和她的团队这次非常有信心,并且他们已经证明了碳纳米管能够安全地用于修复神经元。

 

“首先,我们已经证实了碳纳米管并不会和脂肪分子作用,特别是组成神经元细胞膜的胆固醇分子。”Ballerini说道。就在研究人员认为碳纳米管和神经元细胞仅有这个特点时,他们还发现了神经细胞能在碳纳米管薄膜上比正常状态更早地发育成熟。

 

“碳纳米管能够促进神经元充分成长,并形成新突触。碳纳米管和神经元之间的相互作用稳定、高效,这是项非常重要的发现。”Ballerini说道。

 

现在处于研究初期,还有很多重要的问题需要解决。要准确理解碳纳米管怎样影响神经通路的产生和结构还需要进行大量的研究工作。“如果,仅仅是物理接触(和碳纳米管)就能形成很多突触,这种材料从根本上来说是毫无用处的。”研究团队的另一位成员MaurizioPrato说道。

 

尽管存在这个担心,研究人员对碳纳米管能够安全用于制造神经假体充满希望,并信心满满地进行下一阶段的研究——动物测试。

 

“我们正在证明碳纳米管在和神经组织的相互作用具有出色的持久性、适应性和机械相容性,现在我们知道碳纳米管和生物材料之间的相互作用也已经足够可以制造神经假体。”“基于这项研究,我们已经开始研究碳纳米管在活体组织中的应用,初步结果表明碳纳米管很有希望能恢复受损神经的功能。”这项研究工作已经发表在Nanomedicine:Nanotechnology,Biology and Medicine上。

 

撰文 | Andrew Stapleton

翻译 | 黄静

 

原文链接:

https://sciencealert.com/carbon-nanotubes-go-full-cyborg-integrating-with-neurons-to-restore-spinal-function


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