(Phys.org) — Le schiume di grafene sono in circolazione ormai da un paio d'anni. La loro applicazione diffusa in tutto, dall'elettronica e l'immagazzinamento di energia ai sostituti dell'elio nei palloncini è ancora molto attesa. Ricercatori dell'Accademia cinese delle scienze di Suzhou, e Pechino, hanno ora dimostrato che le schiume di grafene possono essere utilizzate anche per creare scaffold conduttivi per cellule staminali neurali. La loro carta aperta, pubblicato ieri su Nature's Rapporti scientifici , suggerisce nuovi approcci per l'ingegneria dei tessuti neurali, ed eventualmente per l'interfacciamento con protesi neurali.

È stato precedentemente riportato che i fogli di grafene supportano la crescita e la differenziazione delle cellule staminali neurali umane (NSC) in modo simile ad altri substrati comuni come il vetro o il polimero PDMS. I ricercatori cinesi hanno svolto un lavoro pionieristico sintetizzando schiume di grafene secondo standard rigorosi di purezza e uniformità. Quando rivestito con laminina o altre proteine ​​della matrice, queste schiume potrebbero potenzialmente servire non solo come alloggi neurali compatibili, ma anche come mezzo per controllare elettricamente gli inquilini.

Per sondare le caratteristiche elettriche della schiuma i ricercatori hanno utilizzato la voltammetria ciclica, una tecnica comune spesso utilizzata nell'elettrochimica di base. I loro risultati hanno indicato che le cellule potrebbero essere stimolate in modo sicuro tramite iniezione di carica capacitiva nell'intervallo potenziale della finestra da -0,2 a + 0,8 V, simile ancora ai risultati degli studi su film di grafene 2D. Hanno inoltre notato che l'architettura in schiuma 3D fornisce un'iniezione di carica più efficiente e una capacità di stimolazione potenzialmente più specifica.

È istruttivo qui notare che la nostra dolorosa storia collettiva con la fibra di amianto ci ha mostrato che la geometria può produrre il veleno tanto quanto qualsiasi effetto chimico. Non è solo l'aspetto della fibra di amianto, ma la sua scomoda scala che rende così insidiosa la sua presenza all'interno del polmone. Allo stesso modo, i ricercatori non si aspettavano di lanciare solo alcuni neuroni su un traliccio casuale e aspettarsi che i pioli della scala fossero distanziati idealmente. In effetti le immagini fornite dagli autori mostrano gli NSC seminati aggrappati alla struttura del grafene come astronauti che camminano nello spazio che si trascinano lungo una stazione spaziale, ma in qualche modo non solo sono sopravvissuti, ma sembrava prosperare.

Le schiume di grafene sono state sintetizzate mediante deposizione chimica da vapore utilizzando un modello di schiuma di Ni. L'osservazione al microscopio elettronico a scansione ha mostrato una struttura porosa, che è stato determinato in media 100-300um mentre la larghezza dello scheletro di grafene era di circa 100-200um. La chimica superficiale delle schiume di grafene è stata caratterizzata dalla spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS). Il criterio utilizzato per misurare l'inerzia della superficie era la presenza di un grande picco corrispondente ad anelli non ossigenati e piccoli picchi per i legami CO.

Citotossicità, valutata utilizzando la colorazione Calcein-AM e EthD-I, ha mostrato che il 90% delle cellule era vitale dopo 5 giorni. La proliferazione delle NSC è stata misurata dall'espressione della proteina Ki-67, un marker per la proliferazione cellulare che è assente durante l'interfase, ed è stato inizialmente espresso nell'80% delle cellule. Dopo 5 giorni, le cellule hanno mostrato una forma cellulare allungata con escrescenza di neuriti, e copriva l'intera superficie della schiuma fino alla confluenza. neuroni Tuj-1-postivi, Oligodendrociti O4-positivi, e gli astrociti GFAP-positivi sono stati tutti osservati in sana abbondanza.

Lo scenario clinico a lungo termine per questo tipo di studi è ancora in fase di sviluppo. In assenza di vascolarizzazione, i neuroni possono solo sopportare di avere così tanti vicini nelle vicinanze, e ricevere comunque un nutrimento adeguato attraverso la diffusione. Il concetto tradizionale di utilizzare matrici degradabili che sarebbero successivamente impiantate nella corteccia deve ancora essere realizzato. Gli allettamenti chimici per l'integrazione con il campo neuritico locale e la vascolarizzazione stanno appena iniziando ad essere esplorati per questo tipo di studi sugli espianti. Matrici permanenti con superfici funzionalizzate che sarebbero anche indirizzabili elettricamente sarebbero una gradita aggiunta a questo toolkit.

La vera materia grigia corticale è una giungla dove la competizione incessante per ogni nanometro cubo di spazio non è solo un gioco di sopravvivenza, è la linfa vitale di ogni pensiero e ricordo. Se dovessi immaginare i lottatori in una partita in gabbia d'acciaio, pieno zeppo, non saresti troppo lontano. Ogni picco elettromeccanico, ogni mini-potenziale prodotto in un dendrite, è un respiro. Un po' di potere in più dopo l'inalazione da esercitare sui concorrenti tenuti in reciproca stretta mortale, solo per averlo sempre così stretto di nuovo dopo ogni espirazione. L'introduzione di successo di tessuti alle prime armi e metabolicamente svantaggiati in questo panorama strategico richiederebbe alcune considerazioni da parte sua. Stimolazione extra, fattore di crescita, oppure l'ossigenazione potrebbe essere proprio quello che serve per assicurare l'evoluzione produttiva della nuova struttura.

Un altro messaggio finale da portare a casa del documento suggerisce è che un certo livello di pazienza editoriale deve essere stato concesso per i molti ovvi passi falsi grammaticali e le vere debolezze fraseologiche introdotte comprensibilmente dalla paternità cinese. È un piccolo prezzo da pagare forse per la nostra reciproca collaborazione. È incoraggiante che le riviste occidentali accolgano con favore la continua pubblicazione dei progressi cinesi in campi come la lavorazione del grafene, insieme agli sforzi degli autori per renderlo comprensibile a noi.

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