碳纳米管在纳米神经科学中的应用

自Iijima教授在1991年发现碳纳米管以来,该种一维碳材料已经得到了广泛而深入的研究。近几年,碳纳米管的应用正逐步扩展至生物医学领域中的组织工程(Tissue Engineering),它不仅可以提升关节的修复强度,还可以作为特定细胞靶向的药物载体,甚至成为生物传感器。然而,直到最近碳纳米管才在神经系统科学领域得以应用,目前已经出现了“纳米神经科学”(Nanoneuroscience)的概念。由于碳纳米管具备及其优异的性能,它正在改变我们解决神经领域难题的思路。大量研究结果表明:碳纳米管与神经细胞之间的交互作用极为明显,这得益于其纳米表面形貌特性和固有的导电性能。

尽管碳纳米管可以促进初级神经元和嗜铬细胞瘤的分化,但其对神经干细胞影响的研究却鲜有报道。除了具有促进分化能力外,一种特殊的碳纳米管衬板被证实可以提供神经元向导,从而在形态学方面影响神经元的生长,进而改变神经元的正常电生理行为。

碳纳米管与神经元之间的交互作用可以促进神经元电信号的频率和强度。利用电激励法提高神经组织的再生能力已被证实。目前也有研究报道证实电激励可以增加神经突体外与体内的生长速度。 尽管电激励的影响机理还不明确,一些研究已指出当神经组织修复开始时,一种内生的电场会随即出现。

<a title="Carbon Nanotube Rope with online casino Electrical Stimulation Promotes the Differentiation and Maturity of Neural Stem Cells” href=”http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201200715/abstract” target=”_blank”>国立清华大学材料科学与工程系的王子威(Tzu-Wei Wang)教授及其研究团队结合了碳纳米管基体与电激励的各自优势来促进神经干细胞早期分化为成熟的神经元。电场可诱导神经细胞进行迁移与分化。在这项研究工作中,研究人员还对比了在有无电激励的情况下,神经干细胞形态特征和分化能力在传统的细胞培养板(TCPs)和碳纳米管之间的不同。