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碳納米管連接神經元,修復受損脊髓

碳納米管連接神經元,修復受損脊髓

碳納米管有可能促進受損脊髓修復。

科學家們已經在用碳納米管控制神經元生長並修復神經細胞之間的電子連接了。並且他們已經證明碳納米管能夠安全地用於神經元修復,希望碳納米管也能恢復脊髓受損的人的神經功能。這種結合碳納米管的修復神經元方法帶來了意料之外的益處。

碳納米管具有一些優異性質,比如出色的導熱性、機械強度和導電性,可以用來製造最堅硬的人造纖維,和比硅晶元運行速度快兩倍的計算機晶元,也被用來製造世界上最黑的材料——Vantablack。

碳納米管因為管徑長、管壁薄,並具有導電性,被認為是製造神經假體、恢復受損神經網路功能和開發人機界面系統的理想材料。

「製造神經界面的完美材料並不存在,但是我們經研究發現碳納米管在這方面具有很大潛力,」Laura Ballerini作為義大利國際高級研究學院的研究人員說道。

「畢竟,為了治療脊髓損傷,納米材料現在是我們發展創新性治療方法的最大希望。」

所以我們為什麼不開始利用它們呢?

過去人們擔心碳納米管對人體的安全性。碳納米管纖維狀的結構讓人們把它和石棉聯繫在一起,而石棉是一種能穿透由脂肪分子構成的細胞膜的物質。

在這項研究中,研究人員通過化學修飾碳納米管的表面製備出碳納米管墨水,以便人們操控。他們把墨水滴入一個平展的玻璃表面,加熱到350℃就能得到一層由純碳納米管組成的薄膜。

從實驗小鼠的海馬體中獲取研究需要的神經元,並將這些細胞直接放在碳納米管薄膜上。經過一段溫度維持在人體溫度的生長,這些細胞用來測試碳納米管界面的導電性和相容性。

Ballerini和她的團隊這次非常有信心,並且他們已經證明了碳納米管能夠安全地用於修復神經元。

「首先,我們已經證實了碳納米管並不會和脂肪分子作用,特別是組成神經元細胞膜的膽固醇分子。」Ballerini說道。就在研究人員認為碳納米管和神經元細胞僅有這個特點時,他們還發現了神經細胞能在碳納米管薄膜上比正常狀態更早地發育成熟。

「碳納米管能夠促進神經元充分成長,並形成新突觸。碳納米管和神經元之間的相互作用穩定、高效,這是項非常重要的發現。」Ballerini說道。

現在處於研究初期,還有很多重要的問題需要解決。要準確理解碳納米管怎樣影響神經通路的產生和結構還需要進行大量的研究工作。「如果,僅僅是物理接觸(和碳納米管)就能形成很多突觸,這種材料從根本上來說是毫無用處的。」研究團隊的另一位成員MaurizioPrato說道。

儘管存在這個擔心,研究人員對碳納米管能夠安全用於製造神經假體充滿希望,並信心滿滿地進行下一階段的研究——動物測試。

「我們正在證明碳納米管在和神經組織的相互作用具有出色的持久性、適應性和機械相容性,現在我們知道碳納米管和生物材料之間的相互作用也已經足夠可以製造神經假體。」「基於這項研究,我們已經開始研究碳納米管在活體組織中的應用,初步結果表明碳納米管很有希望能恢復受損神經的功能。

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