神经细胞是电敏感的，对导电表面和电刺激有反应。因此，用电刺激神经元细胞可以促进神经元组织的修复和再生。虽然大多数金属都很硬，而且生物相容性差，用于基于电刺激的医疗疗法的传统金属电极可能会造成疤痕和其他问题。但如果注入了带电荷的导电纳米材料，柔软而灵活的聚合物就提供了一种很有前途的替代品。
来自都柏林三一学院和爱尔兰皇家外科学院(RCSI)的研究人员设计并制造了一种基于原始石墨烯和胶原蛋白的新型导电生物材料。该研究发表于《Materials Today》期刊上。
该研究的RCSI生物工程与再生医学教授Fergal J. O 'Brien介绍道：“我们将石墨烯，一种高导电性、非常强的材料，与人体中最丰富的蛋白质胶原蛋白结合，形成一种用于神经医疗设备应用的复合材料。它可以有效地提供与原生组织相似水平的电刺激。”
研究人员考虑到i型胶原蛋白自然产生，与神经元兼容，支持神经元生长。当与石墨烯及其导电性、强度和可加工性相结合时，就会产生一种导电纳米生物复合材料，该复合材料具有与神经元界面相互作用所需的物理特性，并增强神经元对电刺激的响应。石墨烯可以通过在天然聚合物明胶的存在下对石墨进行声波处理而简单地生产出来。负载60 wt%石墨烯的材料具有导电性、生物相容性和与原生组织非常相似的机械性能的有效组合。研究人员探索了纳米复合材料与小鼠神经元的相互作用。
“我们的导电复合材料对电刺激细胞的生长和连接有有益的影响，”奥布莱恩说。他补充说:“它适用于电刺激的传输，并在可用的处理技术中显示出了多功能性。”
该团队使用石墨烯/胶原纳米生物复合材料生产了一系列神经元医疗设备，从用于脊髓损伤修复的多孔支架到用于生物安全电子设备的3D打印生物电子电路，以及用于刺激设备的微针阵列。
O 'Brien指出:“在传统材料中很难实现这种应用的通用性，传统材料通常只针对非常有限的应用进行优化，并使用复杂和昂贵的加工步骤来实现所需的器件。”“这种材料开辟了在其他领域的应用，如脑深部刺激和神经组织药物输送。”
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