來自愛荷華州立大學(xué)的科學(xué)家們展示了如何通過噴墨印刷的石墨烯電極應(yīng)用電刺激可以誘導(dǎo)間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）分化成施萬細(xì)胞（SC）樣表型的研究文章，試驗(yàn)中使用的這種基于石墨烯的超薄柔性電極可植入神經(jīng)界面材料并潛在地作用于外周神經(jīng)再生。

    近日，《先進(jìn)醫(yī)療納米材料》（Advanced Healthcare Materials）封面文章發(fā)表了來自愛荷華州立大學(xué)的科學(xué)家們利用噴墨打印機(jī)的納米技術(shù)生成多層石墨烯電路，并用于為神經(jīng)細(xì)胞再生提供了直接的電刺激促進(jìn)其再生的相關(guān)研究成果。該論文題為“Stem Cell Differentiation: Electrical Differentiation of Mesenchymal Stem Cells into Schwann-Cell-Like Phenotypes Using Inkjet-Printed Graphene Circuits”。

    來自愛荷華州立大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出了一種利用噴墨打印機(jī)的納米技術(shù)，這種技術(shù)可以生成多層石墨烯電路。在激光處理過程中，為了提高表面結(jié)構(gòu)和電路的導(dǎo)電性，我們需要遵循這一技術(shù)。這種技術(shù)的最終結(jié)果有望將間質(zhì)干細(xì)胞（形成骨、軟骨和脂肪細(xì)胞）轉(zhuǎn)化為施旺細(xì)胞，這種細(xì)胞在促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的康復(fù)中起著多種作用。

    這種技術(shù)處理的電路包含了凸起的、粗糙的三維納米結(jié)構(gòu)，間質(zhì)干細(xì)胞黏附在這種納米結(jié)構(gòu)上生長。其中的石墨烯成分具有極其優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，同時也具有優(yōu)異的耐久性和生物相容性。激光處理過程中，研究人員通過選擇性照射根除了一些微小粘合劑，產(chǎn)生的數(shù)以百萬計的細(xì)小的石墨烯片顯著提高材料的導(dǎo)電性。

    與化學(xué)過程每毫升生成55毫微克神經(jīng)生長因子相比，這些電分化的細(xì)胞每毫升可以產(chǎn)生80毫微克。總體而言，與化學(xué)過程75%的轉(zhuǎn)化率相比，85%的干細(xì)胞轉(zhuǎn)化成施旺細(xì)胞這一轉(zhuǎn)化率證明電刺激是非常有效的。

    愛荷華州立大學(xué)的研究人員，從左到右分別是Metin Uz，Suprem Das，Surya Mallapragada和Jonathan Claussen。他們正在開發(fā)促進(jìn)神經(jīng)再生的技術(shù)， 監(jiān)測器顯示沿著石墨烯電路（黑色）排列的間充質(zhì)干細(xì)胞（白色）。

    在一份聲明中，共同第一作者、愛荷華州的生物化學(xué)工程博士后研究員Metin Uz說，“這項技術(shù)可能會獲得一個更好的方法來分化干細(xì)胞。” 施旺細(xì)胞在神經(jīng)細(xì)胞的尾狀部分周圍形成鞘，可以產(chǎn)生電脈沖，促進(jìn)軸突再生。這些細(xì)胞對神經(jīng)細(xì)胞的再生很有用，但很難獲得，這就迫使研究人員依靠昂貴的、困難的實(shí)驗(yàn)來改造它們。這種技術(shù)潛在的好處是，可以降低這些干細(xì)胞分化為施旺細(xì)胞的成本和時間。然而，改進(jìn)這種方法可能會影響體內(nèi)受損神經(jīng)的修復(fù)方式。

    根據(jù)該團(tuán)隊的研究結(jié)果，可以得出結(jié)論：“靈活的石墨烯電極可以適應(yīng)損傷部位，并為神經(jīng)細(xì)胞再生提供了直接的電刺激，這些結(jié)果為體內(nèi)神經(jīng)再生鋪平了道路。”相關(guān)論文全文發(fā)表在 Adv. Healthcare Mater. 7/2017（DOI: 10.1002/adhm.201770032）上。

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