石墨烯邁向醫學領域，有望拯救帕金森患者
找出一種方法讓電極直接與神經元相連接并且不傷害它們是神經學家們面臨的最緊迫的任務之一。解決這個問題可能會對神經系統疾病如帕金森以及恢復截肢患者或癱瘓患者的知覺產生深遠的影響。但目前為止由于人類大腦的復雜性和敏感性一直進展緩慢。
然而一支來自意大利里雅斯特大學和劍橋石墨烯中心的研究小組最近在這個問題上取得了重大進展，他們成功的證明了未經處理的石墨烯可以與神經元相連并且不損害其完整性。
來自意大利里雅斯特大學的Laura Ballerini教授在一份聲明中說道：“這是我們第一次將神經元與石墨烯接觸。之后我們對神經元產生電信號的能力進行測試，這代表了大腦的活躍程度，發現神經元保留電信號的能力沒有發生改變。這也是基于未加處理的石墨烯材料的神經元突觸活性的研究。”
團隊的研究結果發表在ACS Nano上，里面詳細的描述了如何使用老鼠大腦細胞培養物發現未處理的石墨烯材料能與神經元完美的接觸。之前曾有研究團隊發現處理過的石墨烯(石墨烯通常涂抹在肽、氨基酸鏈上能夠幫助神經元凝聚)可以與神經元相互作用，這與未處理過的石墨烯相比能產生相對較低的信噪比。
石墨烯是一種由碳原子組成的蜂窩狀晶格，強度比鋼強100倍，相比于其他常用于植入大腦電極的材料如硅和鎢石墨烯有許多優點。隨著時間的推移因為植入電極疤痕的形成，硅和鎢制成的電極通常會損失部分或全部信號。疤痕組織會阻礙部分或全部電信號的傳輸，所以關鍵的問題的是如何在植入電極的同時不對神經元造成損傷，電極周圍不會形成疤痕。
石墨烯具有良好的導電性、可塑性和生物導電性，并且不會產生疤痕組織，這使它成為制造可植入電極的理想材料。
研究團隊在其報告中透露，利用電子顯微鏡和免疫熒光技術研究石墨烯與神經元相互作用后發現神經元仍然保持健康，沒有出現任何會導致疤痕組織形成的不良反應。
里雅斯特大學的教授Maurizio Prato說：“我們正在進行石墨烯材料在生物醫學上的研究。在這種情況下，在神經學領域發展以石墨烯為基礎的高性能生物材料需要探索石墨烯材料與神經細胞信號之間作用機制。我們的工作只是朝這個方向邁出了一小步。”
研究團隊設想石墨烯材料可能對治療神經系統疾病如帕金森癥、截肢或癱瘓病人恢復知覺等產生深遠的影響。我們現在知道如何操控電脈沖來控制機械手臂，或者通過感染電信號還治療運動障礙(如帕金森、癲癇)。現在的困難是要找出一種方法讓電極能夠操縱這些電脈沖并且在這一過程中不傷害大腦組織。
雖然Prato說這是朝這一方向邁出的一小步，但卻是十分重要的第一步。現在這支團隊在未處理的石墨烯和神經的相互作用方面取得了成功，希望能夠對不同形式的石墨烯進行更多的研究。
來自劍橋石墨中心的主任Andrea Ferrari教授說：“這些結果初步顯示了石墨烯材料在生物醫學方面的應用潛力。”Ballerini同意這種說法，他補充到：“希望這種具有高靈敏度和較少副作用材料能夠成為更好的大腦植入物，能夠更好的駕馭和控制大腦。”
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