Ein Team von Forschern verwendet Graphen um einen Weg zu finden, um hilfreiche Nanotechnologie zu drucken, die zur Rehabilitation beschädigter Nervenzellen verwendet werden kann.
Derzeit werden Schwann-Zellen als einer der am häufigsten benötigten Zelltypen bezeichnet. Diese Zellen umhüllen die Teile von Nervenzellen, die elektrische Impulse tragen, die für die Gehirnfunktion entscheidend sind. Schwann-Zellen fördern auch die Regeneration dieser impulstragenden Teile, auch Axone genannt.Wenn Forscher einen Weg finden könnten, mehr Schwann-Zellen zu „bauen“, könnten sie dazu beitragen, die allgemeine Gesundheit der Nerven zu verbessern.
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Es gibt nur ein Problem: Schwann-Zellen sind in nützlichen Zahlen äußerst schwer zu finden. Um neue Zellen zu entwickeln, haben Biologen leicht verfügbare Knochenmarkstammzellen genommen und einen chemischen Prozess angewendet, um sie als Schwann-Zellen zu fungieren. Dieser Prozess dauert jedochviel Zeit und viel Geld.
Knochenmarkstammzellen in Schwann-Zellen verwandeln
Forscher der Iowa State University in den USA entwickelten eine effizientere Methode zur Transformation neuer Schwann-Zellen. Sie verwendeten Tintenstrahldrucker, um Graphenschaltungen zu schichten. Sie verwendeten auch Laser, um die Struktur und die Gesamtleitfähigkeit der Schaltungen zu verbessern. Der KnochenmarkstammZellen wachsen gut auf den strukturierten Nanostrukturen des Schaltkreises. Kleine gleichmäßige Dosen von Elektrizität manipulierten die Zellen in Schwann-Zellen. 100 Millivolt 10 Minuten pro Tag über einen Zeitraum von 15 Tagen für das Projekt.
Postdoktorand Metin Uz ist einer der ersten Autoren der Studie. Er arbeitet sowohl in der chemischen als auch in der biologischen Technik.
"Diese Technologie könnte zu einer besseren Differenzierung von Stammzellen führen", Uz sagte . "Hier gibt es großes Potenzial."
Forscher der Iowa State University, darunter von links nach rechts Metin Uz, Suprem Das, Surya Mallapragada und Jonathan Claussen [Bildquelle : Christopher Gannon / Iowa State University ]
Angesichts der Ergebnisse hat das Team das Recht, sich über ihre Fortschritte zu freuen. Die elektrische Stimulation durch die Graphenschichten unterscheidet sich. 85 Prozent von Stammzellen. Das ist a 10 Prozent Steigerung im Vergleich zum teuren chemischen Prozess. Verbessert nicht nur die Effizienz, sondern stärkt auch die Zellen selbst. Die elektrisch behandelten Zellen hatten 80 Nanogramm pro Milliliter Nervenwachstumsfaktor. Die chemisch behandelten Zellen hatten nur 55 Nanogramm pro Milliliter .
"Diese Ergebnisse ebnen den Weg für die Regeneration peripherer Nerven in vivo, bei der sich die flexiblen Graphenelektroden an die Verletzungsstelle anpassen und eine intime elektrische Stimulation für das Nachwachsen von Nervenzellen liefern können", schrieben die Forscher in einer Zusammenfassung ihrer Ergebnisse.
Für Suprem Das, den anderen Erstautor und Postdoktoranden im Maschinenbau, sind die Ergebnisse besser als erwartet. Das sagte, er betrachte die Innovation als etwas Perfektes für elektrische Systeme, aber er glaubte nicht, dass dies der Fall sein würdeeine biologische Auswirkung.
"Wir wussten, dass dies eine wirklich gute Plattform für die elektrische Stimulation sein würde", Das sagte . "Aber wir wussten nicht, dass es diese Zellen unterscheiden würde."
Das Team ist auch bestrebt, seine Forschung auf weitere nanotechnologische und biologische Anwendungen auszudehnen. Mit dem Druckverfahren könnten lösliche Materialien hergestellt werden, die direkt vom Körper aufgenommen werden können. Diese Filme erfordern möglicherweise nicht einmal eine weitere Operation zur Entfernung.