碳納米管為神經(jīng)科學(xué)開(kāi)辟了新視野 控制神經(jīng)細(xì)胞的生長(zhǎng)

奧盧大學(xué)微電子研究室(MIC)的研究人員與坦佩雷大學(xué)合作，證明了碳納米管可用于控制神經(jīng)細(xì)胞生長(zhǎng)的方向。

碳納米管是極其微小的缸是比鋼強(qiáng)，并具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能。通過(guò)創(chuàng)建碳具有最佳尺寸的納米管的支柱，研究人員可以控制在其中神經(jīng)細(xì)胞生長(zhǎng)的方向，增強(qiáng)的復(fù)合物和定向神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的形成。

這項(xiàng)名為“碳納米管微柱觸發(fā)復(fù)雜的人類(lèi)神經(jīng)干細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的引導(dǎo)生長(zhǎng)”的研究發(fā)表在《納米研究》上。

神經(jīng)科學(xué)家研究了神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，從細(xì)胞和分子生物學(xué)到神經(jīng)系統(tǒng)疾病，例如阿爾茨海默氏癥和脊髓損傷。盡管在與神經(jīng)疾病和新的治療策略有關(guān)的研究方面已取得進(jìn)展，但在該領(lǐng)域仍存在一些挑戰(zhàn)。為了促進(jìn)神經(jīng)科學(xué)的進(jìn)步，納米技術(shù)一直發(fā)揮著重要作用。

碳納米管已經(jīng)研究了25年以上，對(duì)納米技術(shù)做出了重大貢獻(xiàn)。諸如計(jì)算機(jī)和移動(dòng)電話(huà)之類(lèi)的絕大多數(shù)電子設(shè)備的組件中都包含碳納米管。碳納米管最流行的用途是結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，例如在自行車(chē)車(chē)架和網(wǎng)球拍中。

“我的研究重點(diǎn)已經(jīng)變得非常廣泛。作為一名物理學(xué)家，我曾運(yùn)用背景科學(xué)的策略來(lái)研究生物系統(tǒng)。在我的第一次博士后研究中，我在奧盧大學(xué)前解剖學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)系工作了兩年。當(dāng)我開(kāi)始與Krisztian Kordas教授一起工作時(shí)，我有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)更多關(guān)于碳納米管的知識(shí)，著迷于探索其在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用的想法，并開(kāi)始申請(qǐng)?jiān)撝黝}的資金。這是我的一個(gè)名為InjectGuide的項(xiàng)目的成果，該項(xiàng)目是由芬蘭科學(xué)院資助的，”該項(xiàng)目的主要研究工作負(fù)責(zé)人Gabriela LoriteYrjänä說(shuō)。

控制神經(jīng)細(xì)胞如何生長(zhǎng)的能力為神經(jīng)科學(xué)的兩個(gè)重要方面打開(kāi)了新的視野。首先是創(chuàng)建新型微電子陣列，以研究細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的電生理學(xué)。當(dāng)前用于理解神經(jīng)細(xì)胞如何通信的微電子陣列建立在2D模式下，而在人體中，它們?cè)诟鼮閺?fù)雜的3D環(huán)境下生長(zhǎng)。本文的結(jié)果表明，碳納米管微柱可以用作創(chuàng)建3-D微電子陣列的模板。這項(xiàng)工作是由著名的Susanna Narkilahti和坦佩雷大學(xué)的博士后研究員LauraYlä-Outinen共同完成的，他們?cè)陔娚韺W(xué)測(cè)量和神經(jīng)細(xì)胞方面具有專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

這些發(fā)現(xiàn)的第二個(gè)潛在應(yīng)用與治療脊髓或周?chē)窠?jīng)損傷的新策略有關(guān)。這些類(lèi)型的傷害中的挑戰(zhàn)是在非常特定的方向上生長(zhǎng)神經(jīng)細(xì)胞。

“我們的結(jié)果提供了證據(jù)，通過(guò)將碳納米管微柱排列成特定的間距，可以將神經(jīng)細(xì)胞的生長(zhǎng)定向?yàn)槿魏嗡璧膸缀涡螤睢＿@項(xiàng)針對(duì)臨床應(yīng)用的研究的缺點(diǎn)是，碳納米管附著在剛性表面上。接下來(lái)，我們的目標(biāo)是將這種知識(shí)轉(zhuǎn)移到復(fù)雜的3D結(jié)構(gòu)中，這項(xiàng)工作是與坦佩雷大學(xué)的MinnaKellomäki教授一起完成的，他在組織工程水凝膠方面具有專(zhuān)業(yè)知識(shí)，因此在多學(xué)科研究方面的合作對(duì)于在應(yīng)用科學(xué)方面取得了重要的進(jìn)展”，講師Gabriela LoriteYrjänä說(shuō)。

除神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域外，著名的Gabriela LoriteYrjänä和她的團(tuán)隊(duì)還尋求使用碳納米管來(lái)修復(fù)軟骨。