(Phys.org) —Grafenskum har funnits nu i ett par år. Deras utbredda tillämpning inom allt från elektronik och energilagring till substitut för helium i ballonger är fortfarande mycket efterlängtad. Forskare från Chinese Academy of Sciences i Suzhou, och Peking, har nu visat att grafenskum också kan användas för att tillverka ledande ställningar för neurala stamceller. Deras öppna papper, publicerades igår i Nature's Vetenskapliga rapporter , föreslår nya tillvägagångssätt för neural vävnadsteknik, och möjligen för gränssnitt med neurala proteser.

Det har tidigare rapporterats att grafenark stöder tillväxt och differentiering av humana neurala stamceller (NSC) på liknande sätt som andra vanliga substrat som glas eller polymer PDMS. Kinesiska forskare har gjort banbrytande arbete med att syntetisera grafenskum till krävande standarder för renhet och enhetlighet. Vid beläggning med laminin eller andra matrisproteiner, dessa skum kan potentiellt fungera inte bara som kompatibla neurala bostäder utan också som ett sätt att styra hyresgästerna elektriskt.

För att undersöka skummets elektriska egenskaper använde forskarna cyklisk voltammetri, en vanlig teknik som ofta används inom grundläggande elektrokemi. Deras resultat indikerade att cellerna säkert kunde stimuleras via kapacitiv laddningsinjektion i det potentiella fönsterintervallet från -0,2 till + 0,8 V, liknande igen resultat från 2D grafenfilmstudier. De noterade vidare att 3D -skumarkitekturen ger effektivare laddningsinjektion och potentiellt mer specifik stimuleringsförmåga.

Det är lärorikt här att notera att vår smärtsamma kollektiva historia med asbestfiber har visat oss att geometri kan göra giftet lika mycket som vilken kemisk effekt som helst. Det är inte bara aspekten av asbestfibrerna, men dess obekväma skala som gör dess närvaro så smygande i lungan. På samma sätt förväntade sig inte forskarna att bara slänga några neuroner på ett slumpmässigt fackverk och förvänta sig att stegen skulle vara idealiskt fördelade. Faktum är att bilderna från författarna visar att de utsäde NSC:erna klamrar sig fast vid grafenstrukturen som rymdvandring astronauter som trålar längs en rymdstation - men på något sätt överlevde de inte bara, men tycktes trivas.

Grafenskummen syntetiserades genom kemisk ångavsättning med användning av en Ni -skum -mall. Scanningelektronmikroskopobservation visade en porös struktur, som bestämdes till ett genomsnitt på 100-300um medan grafenskelettbredden var cirka 100-200um. Ytkemin hos grafenskummen karakteriserades genom röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS). Kriterierna som användes för att mäta ytans inertitet var närvaron av en stor topp motsvarande icke-syresatta ringar och små toppar för C-O-bindningarna.

Cytotoxicitet, utvärderad med Calcein-AM och EthD-I-färgning, visade att 90% av cellerna var livskraftiga efter 5 dagar. Proliferation av NSC mättes från uttrycket av Ki-67-protein, en markör för cellproliferation som är frånvarande under interfas, och uttrycktes initialt i 80% av cellerna. Efter 5 dagar, cellerna uppvisade långsträckt cellform med neuritväxt, och täckte hela skumytan till sammanflöde. Tuj-1-postiva neuroner, O4-positiva oligodendrocyter, och GFAP-positiva astrocyter observerades alla i stort överflöd.

Det långsiktiga kliniska scenariot för den här typen av studier utvecklas fortfarande. I avsaknad av vaskularisering, neuroner orkar bara ha så många grannar i närheten, och får fortfarande tillräcklig näring genom diffusion. Det traditionella konceptet att använda nedbrytbara matriser som senare skulle implanteras i cortex har ännu inte förverkligats. Kemiska lockelser att integrera med det lokala neuritiska fältet och kärlsystemet börjar bara undersökas för denna typ av explantatstudier. Permanenta matriser med funktionaliserade ytor som också skulle vara elektriskt adresserbara skulle vara ett välkommet tillägg till denna verktygslåda.

Äkta kortikal grå materia är en djungel där oupphörlig konkurrens om varje kubik nanometer av rymden inte bara är ett överlevnadsspel, det är livsnerven i varje tanke och minne. Om du skulle föreställa dig brottare i en stålburmatch, packad för att hålla, du skulle inte vara för långt borta. Varje elektromekanisk topp, varje minipotential som produceras i en dendrit, är ett andetag. Lite extra kraft vid inandning för att utöva konkurrenter som hålls i ömsesidigt dödsgrepp, bara för att få det att stramas igen efter varje utandning. Framgångsrik introduktion av nybörjare och metaboliskt missgynnade vävnader i detta strategiska landskap skulle kräva vissa överväganden för dess räkning. Extra stimulans, tillväxtfaktor, eller syresättning kan vara precis vad som krävs för att säkerställa produktiv utveckling av ny struktur.

Ett annat slutligt hemmeddelande i tidningen föreslår att en viss nivå av redaktionellt tålamod måste ha getts för de många uppenbara grammatiska misstagen och direkt frasologiska svagheter som förstås introducerades av det kinesiska författarskapet. Det är ett litet pris att betala kanske för vårt ömsesidiga samarbete. Det är uppmuntrande att västerländska tidskrifter välkomnar fortsatt publicering av kinesiska framsteg inom områden som grafenbehandling, tillsammans med författarnas ansträngningar för att göra det förståeligt för oss.

© 2013 Phys.org