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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)的一個很有吸引力的途徑。在此，基于近場靜電打印(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（0-150 mV cm^-1）和超細(xì)纖維直徑（17-150 µm）都會影響神經(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：



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