石墨烯:干细胞生长的明智选择

韩国的研究人员报道:神经干细胞在石墨烯表面生长比在玻璃表面生长时,分化成的神经元(neurons)与神经胶质细胞(glial cells)的比例更大。

干细胞在医学上的应用越来越为公众所接受,他们往往认为这是一个神奇的治疗方法,虽然目前为止,科学界还并没能完全理解和控制它。科学家利用人类神经干细胞(human neural stem cells , hNSCs),以帮助进行脑组织的修复和神经通路的再生。hNSCs一般以两种方式生长;分化为神经元或者胶质细胞。控制这些细胞生长分化的种类是至关重要的,但是hNSCs 在实验室培养中,不受生化因子(biochemical directors)或者其他细胞诱导的情况下,一般倾向于形成胶质细胞。然而,如果用于修复和再生,人们更希望它能够生长分化为神经元。

来自韩国汉城国立大学(Seoul National University)和成均馆大学(Sungkyunkwan University)的科学家们发现,通过使用一种特殊的细胞生长基底,他们可以诱导hNSCs 生成神经元而不是胶质细胞。这种特殊基底就是石墨烯,研究人员尝试在其表面上进行神经细胞培养。由于石墨烯独特的物理和光学特性,这种原子厚度的碳层结构深受物理学家们的关注;由于其良好的生物相容性,导电性和透明度(在使用显微镜研究细胞时十分有优势),它也被用于细胞培养。但是,目前使用它进行干细胞生长相关的研究并不多见。

研究人员经过一个月的培养和观察,发现在没有其他任何生化因子诱导的条件下,石墨烯表面培养的神经干细胞分化成神经元的比例相对于玻璃表面要更大。细胞在石墨烯表面生长和粘附都非常好。他们还发现,石墨烯可以向神经细胞传递电流,用于神经刺激;这离最终实现脑组织修复的目标又前进了一个台阶。

研究人员认为,石墨烯可以作为优良的纳米支架用于长期地增强神经干细胞分化。他们还希望这可以广泛应用于神经修复(neural prosthetics)和神经再生医学(neural regenerative medicine)。这些可以帮助脑损伤患者重新获得自主行动能力,以及达到一些其他重要目标。

S. Y. Park et al., Adv. Mater. 2011, DOI: 10.1002/adma.201101503.