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美國史蒂文斯理工學(xué)院Hongjun Wang課題組--還原氧化石墨烯包裹微纖維可形成可控神經(jīng)元樣網(wǎng)絡(luò)
支架引導(dǎo)下神經(jīng)元樣網(wǎng)絡(luò)的形成,特別是在電刺激下,是損傷神經(jīng)系統(tǒng)功能恢復(fù)的一個(gè)很有吸引力的途徑。在此,基于近場(chǎng)靜電打印(NFEP)和氧化石墨烯(GO)涂層打印的超細(xì)纖維,可制備3D導(dǎo)電支架。通過NFEP對(duì)聚(l-乳酸-共己內(nèi)酯)(PLCL)的纖維疊加角度(45°,60°,75°,90°)、纖維直徑(15 ~ 148 um)和纖維空間組織(蛛網(wǎng)和管狀結(jié)構(gòu))進(jìn)行調(diào)制,可以得到不同的微纖維圖案。通過逐層(L-b-L)組裝技術(shù)將GO涂覆到PLCL超細(xì)纖維上,并原位還原成還原GO (rGO)后,所獲得的導(dǎo)電支架具有25-50層的rGO,具有良好的導(dǎo)電性(≈0.95 S cm
−
1
),并能在電刺激(100 - 150mv cm
−
1
)下沿導(dǎo)電微纖維誘導(dǎo)神經(jīng)元樣網(wǎng)絡(luò)形成。電場(chǎng)(0-150 mV cm
-1
)和超細(xì)纖維直徑(17-150 µm)都會(huì)影響神經(jīng)突生長(PC-12細(xì)胞和原代小鼠海馬神經(jīng)元)以及定向神經(jīng)元樣網(wǎng)絡(luò)的形成。隨著對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的這種指導(dǎo)的進(jìn)一步證明,這些導(dǎo)電支架可能在神經(jīng)再生和神經(jīng)工程中得到廣泛的應(yīng)用。
Scheme 1. 在電刺激下以導(dǎo)電超細(xì)纖維圖案為指導(dǎo),形成神經(jīng)樣網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵過程圖。
Figure 1. 3D導(dǎo)電微纖維圖樣的制備與表征。
Figure 2. 電刺激下PC-12細(xì)胞在導(dǎo)電微纖維上長出神經(jīng)突。
Figure 3. 經(jīng)電刺激培養(yǎng)14天后,在這些rGO包裹的微纖維上具有各種直徑的微纖維和PC-12細(xì)胞的神經(jīng)突向外生長的特征。
Figure 4. 電刺激培養(yǎng)14天后,PC-12細(xì)胞在rGO包覆的微纖維上,以45~90°不同疊加角度呈現(xiàn)出的微纖維形態(tài)和神經(jīng)突生長特征。
Figure 5. 電刺激培養(yǎng)14天后,PC-12細(xì)胞在還原核包覆復(fù)合微纖維上的神經(jīng)突生長特征。
相關(guān)研究成果于2020年美國史蒂文斯理工學(xué)院Hongjun Wang課題組,發(fā)表在Adv. Mater. (DOI: 10.1002/adma.202004555)上。原文:Reduced Graphene Oxide-Encapsulated Microfiber Patterns Enable Controllable Formation of Neuronal-Like Networks。
摘自《石墨烯雜志》公眾號(hào):
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