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

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)胞生長的方向。

碳納米管是極其微小的缸是比鋼強，并具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能。通過創(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)胞生長的方向，增強的復(fù)合物和定向神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的形成。

這項名為“碳納米管微柱觸發(fā)復(fù)雜的人類神經(jīng)干細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的引導(dǎo)生長”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展，但在該領(lǐng)域仍存在一些挑戰(zhàn)。為了促進神經(jīng)科學(xué)的進步，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，對納米技術(shù)做出了重大貢獻。諸如計算機和移動電話之類的絕大多數(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，例如在自行車車架和網(wǎng)球拍中。

“我的研究重點已經(jīng)變得非常廣泛。作為一名物理學(xué)家，我曾運用背景科學(xué)的策略來研究生物系統(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)我開始與Krisztian Kordas教授一起工作時，我有機會學(xué)習(xí)更多關(guān)于碳納米管的知識，著迷于探索其在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用的想法，并開始申請該主題的資金。這是我的一個名為InjectGuide的項目的成果，該項目是由芬蘭科學(xué)院資助的，”該項目的主要研究工作負(fù)責(zé)人Gabriela LoriteYrjänä說。

控制神經(jīng)細(xì)胞如何生長的能力為神經(jīng)科學(xué)的兩個重要方面打開了新的視野。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，它們在更為復(fù)雜的3D環(huán)境下生長。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，他們在電生理學(xué)測量和神經(jīng)細(xì)胞方面具有專業(yè)知識。

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

“我們的結(jié)果提供了證據(jù)，通過將碳納米管微柱排列成特定的間距，可以將神經(jīng)細(xì)胞的生長定向為任何所需的幾何形狀。這項針對臨床應(yīng)用的研究的缺點是，碳納米管附著在剛性表面上。接下來，我們的目標(biāo)是將這種知識轉(zhuǎn)移到復(fù)雜的3D結(jié)構(gòu)中，這項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業(yè)知識，因此在多學(xué)科研究方面的合作對于在應(yīng)用科學(xué)方面取得了重要的進展”，講師Gabriela LoriteYrjänä說。

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