苏州纳米所“量身定制”3D石墨烯神经支架

将二维单原子层石墨烯组装成三维宏观结构是石墨烯走向实际应用的途径之一。三维石墨烯的特性与其结构和尺寸紧密联系,控制制备三维石墨烯的结构和尺寸,不仅能够有效调控其性质,以满足不同应用需求,而且为更好地理解石墨烯在不同领域的作用机理提供了机会。

将二维单原子层石墨烯组装成三维宏观结构是石墨烯走向实际应用的途径之一。三维石墨烯的特性与其结构和尺寸紧密联系,控制制备三维石墨烯的结构和尺寸,不仅能够有效调控其性质,以满足不同应用需求,而且为更好地理解石墨烯在不同领域的作用机理提供了机会。

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米-生物界面重点实验室程国胜团队在率先研制三维石墨烯神经支架基础上(Scientific Reports, 2013, 3, 1604),对三维石墨烯的细胞效应进行了较为深入研究。研究发现小胶质细胞可以在三维石墨烯上很好地生长,并且在用脂多糖(LPS)诱导小胶质细胞过度激活的神经炎症模型下,三维石墨烯能够限制小胶质细胞的变形,同时抑制炎症因子相关的蛋白酶表达,从而抑制炎症因子的产生(Biomaterials, 2014, 35, 6930;Biomaterials, 2013,34, 6402)。进一步收集小胶质细胞在不同材料上培养的培养基,即形成条件培养基,发现在三维石墨烯条件下的培养基对神经干细胞迁移行为有显著增强影效应,探索导致神经干细胞迁移能力变化的信号通路和分子机制。

最近,该团队成员成功实现了三维石墨烯支架的可控制备,为神经干细胞“量身定制”了一套合适的支架材料,使其更接近体内的微环境。《先进功能材料》以内封面形式报道了该团队的最新进展。该团队利用微纳加工的可控性,采用光刻、电镀、退火、化学气相沉积等过程获得了形状和尺寸均一的三维石墨烯。该三维可控石墨烯的骨架和孔隙尺寸能够在10μm至50μm之间可调,骨架之间堆叠可以设计为45°和90°。采用这种方法设计的三维石墨烯不仅为三维石墨烯神经支架的按需设计提供了契机,而且在柔性电极和超级电容器等方面展现出了重要的潜在应用。相关结果发表在同期Adv. Funct. Mater. (2015, 25, 6165)。

该研究得到了科技部“973”项目、国家自然科学基金委国际合作项目资助。并得到苏州纳米所测试和加工平台的技术支持。

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