奈米科學：石墨烯奈米顯示出治癒脊髓損傷的希望！

根據Rice化學家James Tour的說法，石英奈米帶與賴斯大學開發的工藝和普通聚合物的組合有朝一日可能對人體受損的脊髓癒合至關重要。

巡迴實驗室花了十年時間研究石墨烯奈米帶，從發現一種化學過程開始，將它們從多壁碳奈米管“解壓縮”，如2009年的一篇自然報紙所揭示的那樣。從那時起，研究人員就用它們來增強材料。對於飛機機翼的除冰器，更好的電池和用於天然氣儲存的低滲透性容器。

現在，他們開發用於醫療應用的奈米帶的工作導致了一種被稱為Texas-PEG的材料，可以幫助編織受損或甚至切斷的脊髓。

關於初步動物模型試驗結果的論文今天發表在國際外科神經學雜誌上。

Rice Sikkema是一名賴斯研究生，也是該論文的共同主要作者，定製用於醫療用途的石墨烯奈米帶高度溶於聚乙二醇（PEG），這是一種用於外科手術，醫藥產品和其他生物應用的生物相容性聚合物凝膠。當生物相容性奈米帶的邊緣用PEG鏈功能化並隨後進一步與PEG混合時，它們形成電活性網路，其幫助脊髓的切斷末端重新連線。

“神經元在石墨烯上生長得很好，因為它是一個導電錶面，它可以刺激神經元的生長，”Tour說。

在Rice和其他地方的實驗中，觀察到沿著石墨烯生長的神經元。

“我們不是唯一一個在培養皿中證明神經元生長在石墨烯上的實驗室，”他說。“不同之處在於其他實驗室通常在試驗水溶性氧化石墨烯，其導電性遠低於石墨烯或石墨烯的非石墨化結構。

“我們開發了一種方法，在我們的奈米帶邊緣新增水溶性聚合物鏈，保持其導電性，同時使它們可溶，我們現在才開始在生物醫學應用中看到它的潛力，”他說。他補充說，帶狀石墨烯結構允許使用更少的量，同時保留橋接受損脊髓的導電通路。

Tour表示，只有1％的Texas-PEG由奈米帶組成，但這足以形成一個導電支架，脊髓可透過該支架重新連線。

德克薩斯-PEG透過合作者Bae Hwan Lee和C-Yoon Kim在韓國Konkuk大學進行的手術中成功恢復了脊髓切斷的齧齒動物的功能。Tour表示，這種材料可以在完全橫斷脊髓後24小時可靠地讓運動和感覺神經元訊號穿過間隙，兩週後幾乎完美的運動控制恢復。

“這是以前單獨用PEG工作的一項重大進步，它在同一時間內沒有恢復感覺神經元訊號，四周內只有10％的運動控制，”Tour說。

當Sikkema閱讀義大利神經外科醫生Sergio Canavero的工作時，該專案就開始了。Sikkema認為奈米帶可能透過增加電導率和神經元的方向控制來增強依賴於PEG促進細胞膜融合的能力的研究，因為它們跨越了脊髓各部分之間的間隙。與醫生聯絡導致與韓國研究人員的合作。

Tour表示Texas-PEG有助於脊髓損傷患者的潛力太小，無法最小化。“我們的目標是將其作為解決脊髓損傷的一種方法。我們認為我們正走在正確的道路上，”他說。

“完全切斷脊髓後，這是一項令人興奮的神經生理學分析，”Tour說。“這不是對後續修復的行為或機車研究。這裡的切向奇異機車分析是一個有趣的標記，但它不是一個統計上顯著的動物組。研究的下一階段將突出機車和行為技能具有統計相關性，以評估這些品質是否遵循我們在此記錄的有利的神經生理學。“