神经退行性疾病|“驯服”干细胞 “解锁”神经退行性疾病( 二 )
因此,程国胜团队将石墨烯支架设计为圆环形以形成闭合环路,利用电磁感应原理,对导电线圈通交流电后,石墨烯圆环由于磁场的变化在环路内可产生感应电流,达到无线电刺激调控干细胞行为的目的 。
走向临床还有待时日
“细胞膜上有多种离子通道,细胞膜电活动是细胞膜内外离子的运动而产生的电位差 。”程国胜介绍,“当外界给予细胞电刺激,可改变细胞膜周围电荷分布,细胞产生动作电位,从而影响细胞行为 。”
当前,用作生物材料的导电材料有导电碳材料、导电高分子材料等,各有各的优势,不同应用范围可选不同的导电材料 。
在石墨烯材料的实验操作上,程国胜团队利用化学气相沉积法制备石墨烯线圈,对石墨烯结构形貌进行系统表征,优化外部线圈电流与频率,模拟出对大鼠存活无影响的电刺激条件,并进一步通过无线电刺激提高神经干细胞分化为神经元的效率 。
“这项成果从开始研究到论文发表历时3年,主要困难在于摸索并优化电刺激条件 。”程国胜说,“研究成果既发挥石墨烯材料促进神经突起延长的优势,又结合了无线电刺激对神经突起生长的促进作用,降低移植损伤,为无线电刺激响应型支架材料调控细胞行为提供了新策略 。
他透露,石墨烯的生物可降解性以及移植操作性需要进一步完善,团队正将这一策略应用到其他三维导电材料,如在水凝胶材料中开展系统研究,后期还需开展深入的动物实验以及临床前的技术评估 。如进展顺利,有望在将来5~10年走向临床应用 。
【神经退行性疾病|“驯服”干细胞 “解锁”神经退行性疾病】程国胜也表示,如果将石墨烯材料应用到临床移植导电支架材料,通电需要外接导线连接,伤口有导线外露则会有感染的风险,有导线牵连也会带来行动的不便 。目前的电刺激系统治疗相关方案一是将电极材料植入,并将导线外层设计成可延伸的弹性绝缘材料,降低导线拉扯带来的风险;二是将电极、导线和皮下接收刺激器整体植入体内 。
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