Mindre än 20 år efter att den utvecklades, en tunn, fjädrande ark med kolatomer med anmärkningsvärda egenskaper som kallas grafen omvandlar biomedicinska fält så långt som vävnadsteknik, neuroprostetik och upptäckt av läkemedel.

Eftersom det lätt leder värme och elektricitet, grafen kan också vara en bra biosensor. Men det är inte neutralt. När forskare vid Vanderbilt University försökte använda grafen för att mäta elektrisk aktivitet i hjärnan, de fann att det faktiskt förbättrade nervcellsignalering.

Det gjorde det genom att möjliggöra för nervcellsmembran att dra in mer kolesterol. Fettämnet användes för att göra fler av de vesiklar som packar neurotransmittorer, de kemiska budbärare som vidarebefordrar signaler mellan nervceller. Fler blåsor och mer signalsubstans innebar starkare signaler.

Dessa fynd, rapporterade förra veckan i tidningen Naturkommunikation , kom som en fullständig överraskning för utredarna. De ökar möjligheten att grafen kan göra det möjligt för forskare att ändra hur celler kommunicerar med varandra genom att manipulera kolesterolhalten i cellmembranet.

Grafen "kan inte bara vara ett mycket bra verktyg för att leverera läkemedel utan också ett sätt att förstärka läkemedelseffekten, "sa tidningens seniorförfattare, Qi Zhang, Ph.D., biträdande professor i farmakologi vid Vanderbilt University School of Medicine.

Forskarna började sitt experiment med att odla neuroner - nervceller - på ett ark grafen.

Tidningens första författare, Kristina Kitko, en doktorand i tvärvetenskaplig materialvetenskap, plockar upp historien därifrån i en inbjuden spalt som hon skrev för en Nature Chemistry -blogg:"Vi såg en ökning av neuronal eldningsfrekvens på grafen, "skrev hon." Detta var stort och vår nyfikenhet väcktes. När vi började titta på mer riktade mätningar av presynaptisk aktivitet, det som konsekvent framkom var överraskande:synaptisk potentiering på grafen. "

Inse att grafen sannolikt verkade vid nervcellsmembranet, som främst består av kolesterol, nästa fråga var:"Kan kolesterol på något sätt vara inblandat?"

"Detta ledde oss till idén att manipulera membrankolesterolnivåer, "Kitko fortsatte." Kolesterol spelar viktiga och grundläggande roller för celler på olika sätt, men med särskild relevans för upptäckt av läkemedel visade vi effekten av grafen på G-proteinkopplade receptorer, vars aktivitet förmedlas av kolesterol. "

Hälften av alla läkemedel riktar sig mot dessa receptorer.

Kitko har inbjudits att presentera sin grupps resultat vid en Gordon Research Conference om "neuroelektroniska gränssnitt" nästa månad i Galveston, Texas.