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國(guó)際伊比利亞納米技術(shù)實(shí)驗(yàn)室Andrea Capasso課題組--原代神經(jīng)元與不同結(jié)構(gòu)和電導(dǎo)率的石墨烯薄膜之間的相互作用
       在這項(xiàng)工作中,研究了不同特性的石墨烯薄膜對(duì)原代皮層神經(jīng)元的生長(zhǎng)和成熟的影響。通過(guò)化學(xué)氣相沉積制備了石墨烯薄膜,逐漸降低溫度從1070到650°C以改變晶格結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的電導(dǎo)率。兩種具有不同電學(xué)性能的石墨烯基薄膜被選擇,并作為基底用于生長(zhǎng)原代皮層神經(jīng)元:i)高度結(jié)晶和導(dǎo)電(在1070°C下生長(zhǎng))和ii)高度無(wú)序且導(dǎo)電性降低140倍(在790°C下生長(zhǎng))。電子和熒光顯微鏡成像表明,兩者基底上都顯示出極佳的神經(jīng)元存活能力,以及發(fā)展了一種成熟,結(jié)構(gòu)化和驚奇的網(wǎng)絡(luò),無(wú)論其微觀結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性如何。該研究結(jié)果表明,對(duì)于石墨烯基神經(jīng)元界面,其本身高電導(dǎo)率并不是必須條件,而應(yīng)考慮其他物理化學(xué)特征,包括原子結(jié)構(gòu)功能性,生物友好性。這一發(fā)現(xiàn)拓寬了碳基材料在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
 
Figure 1. a)具有TLM幾何形狀的石墨烯FET的光學(xué)圖像。b)不同背柵電壓時(shí)的輸出曲線,c)相同裝置在不同通道長(zhǎng)度時(shí)的轉(zhuǎn)移曲線。
 

Figure 2. 790°C下生長(zhǎng)石墨烯的TEM表征。a-b)由兩個(gè)混合碳質(zhì)相組成的石墨烯薄膜的TEM圖像,(c-d)多晶和單晶區(qū)域較高分辨的TEM圖。
 

Figure 3. a) G1070和 b) G790兩個(gè)樣品的AFM 圖。
 

Figure 4. 對(duì)神經(jīng)元存活能力的研究。a)老鼠的原代皮層神經(jīng)元在不同載體上生長(zhǎng)14天,b)通過(guò)計(jì)算定量評(píng)估其存活能力,c)不同載體上細(xì)胞的SEM圖。
 

Figure 5. 生長(zhǎng)在不同石墨基底上的原代神經(jīng)元的被動(dòng)和主動(dòng)特性。
 
        該研究工作由國(guó)際伊比利亞納米技術(shù)實(shí)驗(yàn)室Andrea Capasso課題組于2020年發(fā)表在Adv. Funct. Mater.期刊上。原文:Interactions between Primary Neurons and Graphene Films with Different Structure and Electrical Conductivity。

摘自《石墨烯雜志》公眾號(hào):

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