石墨烯-碳纳米管复合支架可模拟脑神经网络！

阿尔茨海默症、帕金森病、脑胶质瘤……在科技发达的今天，人类对脑部疾病依然束手无策。近日，由中国、意大利、美国学者组成的研究团队，最新研发出一种三维石墨烯—碳纳米管复合网络支架。这种生物支架能很好地模拟大脑神经网络结构，未来，将可用于药物筛选或植入大脑帮助治疗脑部疾病。相关研究成果已发表在国际权威刊物《先进材料》上。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201806132

Advanced Materials杂志内封面介绍文字及配图 

该碳神经支架由我国率先提出并完成材料制备。科学家用石墨烯模拟大脑内部四通八达的三维框架，把体内正常的神经干细胞移植到细小的碳纳米管中，增殖和定向分化神经元细胞，从而构建出一个“互联互通”的人造神经网络。科研人员发现，相比在二维的培养皿中观察、培养神经细胞，三维支架更接近脑部实际环境。而与现有的胶原支架、水凝胶支架相比，碳神经支架最大的优势在于导电性，可通过电刺激实现神经干细胞的定向分化，分化效率可提高20％左右。

研究中，科学家将脑胶质瘤细胞“种植”在构建的大脑皮层模型中，结合先进的成像和分析技术，就能清晰看到肿瘤细胞的发展进程。此外，他们还构建了药物模型，以观察不同抗癌药物对肿瘤的抑制效果。

“这种支架需要1—2年可在体内降解代谢，未来有可能移植到大脑，用于阿尔茨海默症、帕金森病等疾病的治疗。”中科院纳米—生物界面重点实验室研究员程国胜说，针对多种神经退行性疾病的治疗，医学界已经提出移植神经干细胞的构想。三维碳神经支架将是很好的载体，它能帮助医生将神经干细胞精准放置到病变地点，并帮助其增殖、分化，以实现干细胞替代治疗的目的。

总之，这种三维碳复合材料成功克服了传统三维石墨烯泡沫空隙过大的缺点，同时真正意义上实现了碳纳米管三维空间网络的构建。碳纳米管在石墨烯表面的原位生长，使得复合支架具有优异的导电性和机械稳定性，实现了碳纳米管和石墨烯的三维几何，机械和电学互联互通。利用这种复合支架培养原代大脑皮层神经元，其能更好地模拟大脑皮层的复杂性。将脑胶质瘤细胞种植在构建的大脑皮层模型中，利用先进的成像和分析技术，系统研究了单胶质瘤细胞在三维空间上的速度分步，成功构建了脑胶质瘤的运动模型。对于新型药物的筛选以及进一步的精准医疗具有重要意义。（材料科学与工程综合报道。来源：腾讯视频、科技日报、中科院）