石墨烯加速神经干细胞成熟和分化
石墨烯生物学应用前景的研究
石墨烯生物学应用前景的研究石墨烯是当今材料领域研究的热点，其具有超高的导电性和导热性、高的机械强度和化学惰性等优异的性质，使其在领域中有着广泛的应用前景。
近年来，人们越来越关注石墨烯在生物学应用中的潜力。
本文将重点探讨石墨烯在生物学领域的应用前景和研究现状。
一、石墨烯的生物学应用前景1.生物传感器和药物传输石墨烯具有单原子厚度、高的表面积和高的生物相容性等特性，这些特性使石墨烯成为了制备生物传感器和药物传输载体的理想材料。
利用石墨烯的高灵敏度和特异性，研究人员可以研制出高效、准确、灵敏的生物传感器，用于检测细胞内代谢物和分子的浓度、活性等参数。
同时，石墨烯的结构和化学性质也经常被用于药物输送，可以将药物包裹在石墨烯表面或内部，通过与细胞膜的相互作用实现药物的释放和输送。
2.生物成像传统的生物成像技术受到了分辨率、深度、信噪比等问题的限制。
而利用石墨烯作为生物标记或者与生物分子相互作用的载体，则可以构建出更为灵敏和准确的生物成像技术。
研究人员已经发现了一些生物分子，比如蛋白质、核酸等，可以与石墨烯表面相互作用，并发现其发光或荧光特性变化。
这些石墨烯基的生物标记或者载体可以用于生物体内较为明亮和高分辨率的光学成像，从而增强作为医学或者生物学研究手段的生物成像技术。
3.组织工程组织工程是一种利用生物材料和细胞培养构建人体组织的技术。
利用石墨烯的高的生物相容性、导电性和导热性，可以构建出高度可控的三维生物材料平台。
这种平台可以利用其导电性、化学惰性、生物相容性等特征而增进细胞-细胞之间和细胞-石墨烯之间的相互作用，从而促进细胞生长或分化，使其组织工程及再生医学具有更好的效果。
二、石墨烯在生物学应用中的研究现状1.石墨烯的毒性石墨烯虽然有着极好的物理与化学性质，但由于对人体影响的思考不够充分，长时间大剂量的石墨烯暴露给动物和人体后的副作用还需要进一步的研究。
已有的一些研究表明，大剂量的石墨烯暴露会引起动物的免疫反应、细胞和组织的氧化应激等问题，因此石墨烯在生物学应用中的毒性是需要引起重视的。
石墨烯在生物医学领域的特性及应用
石墨烯在生物医学领域的特性及应用简介石墨烯是一种由碳原子形成的单层薄片，具有独特的二维结构和特殊的物理化学性质。
近年来，人们对石墨烯在生物医学领域的应用给予了广泛的关注和研究。
石墨烯具有优异的导电性、热传导性、力学性能和光学性质，同时具备良好的生物相容性和生物活性，从而为生物医学领域的研究和应用提供了新的可能性。
特性1. 优异的导电性和热传导性石墨烯是一种高电导率材料，远远优于传统的金属和半导体材料，具有极高的电子迁移率。
其优异的导电性和热传导性使得石墨烯在生物传感器、电极材料和生物电子学等领域具有广泛的应用前景。
2. 高强度和柔韧性石墨烯具有出色的力学性能，其强度超过任何已知材料。
同时，石墨烯的柔韧性使其成为可拉伸的材料，并且能够适应生物组织的形态和运动。
这为石墨烯在仿生材料、组织工程和生物医学传感器等领域的应用提供了可能性。
3. 超高比表面积石墨烯的二维结构使其具有极高的比表面积，有利于吸附和储存分子。
这为石墨烯在药物传输、分子探测和生物分离等方面的应用提供了条件。
4. 良好的生物相容性和生物活性石墨烯具有良好的生物相容性和生物活性，能够与细胞和生物体相互作用，并且不会引发明显的细胞毒性。
这使得石墨烯在生物医学领域的应用得以实现。
应用1. 生物传感器石墨烯能够通过电荷传递、表面增强拉曼散射和发射光谱等方式，实现对生物分子的高灵敏度和高选择性检测。
因此，石墨烯在生物传感器和生物成像方面的应用具有巨大的潜力，可以用于早期癌症检测、蛋白质检测和DNA测序等。
2. 组织工程石墨烯作为一种材料支架，可用于促进细胞增殖、定向细胞分化和组织修复。
它的高强度和柔韧性使其成为组织工程领域的理想候选材料，可以用于修复和再生骨组织、神经组织和心血管组织等。
3. 药物传输和治疗石墨烯可以用作药物传递的载体，并通过调整其形态和表面性质来实现药物的控释和靶向输送。
此外，石墨烯还可以通过其独特的光热性质，实现光热联合治疗，为癌症治疗提供新的策略。
石墨烯对细胞生长和分化的影响研究
石墨烯对细胞生长和分化的影响研究石墨烯是一种由碳原子构成的六元环的平面晶体。
它的结构分为单层和多层，是一种具有独特物理和化学性质的材料，具有高导电性、高导热性、高强度和高透明度等特性。
石墨烯已经成为了材料科学和化学领域的研究热点，其在生物领域的研究也引起了广泛关注。
近年来，越来越多的研究表明，石墨烯对于细胞生长和分化有着积极的影响。
首先，石墨烯可以促进细胞增殖。
一些研究表明，将石墨烯纳米片添加到培养基中，可以显著促进细胞增殖。
其中，石墨烯纳米片能够通过增加细胞外基质蛋白质的表达和调节细胞内信号通路来促进细胞增殖。
此外，由于石墨烯具有出色的生物相容性和低毒性，它在组织工程和再生医学等领域有着广泛的应用前景。
其次，石墨烯可以促进细胞分化。
有研究表明，将石墨烯添加到干细胞培养基中，可以显著促进干细胞向神经细胞、肝细胞等细胞类型的分化。
这主要是由于石墨烯能够模拟生物细胞的生理和生化环境，提高细胞的分化率和分化质量。
同时，石墨烯还可以通过调控细胞内信号和代谢途径等机制来促进细胞分化。
最后，石墨烯还可以促进细胞黏附。
细胞黏附是细胞与基质之间相互作用的重要过程，对细胞的生存、增殖和分化等过程具有重要意义。
石墨烯具有高度的表面积和表面能，可以提供优异的细胞黏附表面，并且能够增加细胞外基质蛋白质的表达，对于细胞的黏附和迁移都有积极的促进作用。
总的来说，石墨烯对于细胞生长和分化具有积极的影响。
虽然目前石墨烯在生物领域的应用还处于起步阶段，但是随着研究的深入，其在生物医学、组织工程等领域的应用前景仍然非常广阔。
但是在应用中，还需要进一步研究石墨烯的生物相容性和毒性，以确保其在生物领域的安全应用。
石墨材料的生物医学应用研究进展
石墨材料的生物医学应用研究进展石墨材料作为一种特殊的碳材料，在过去几十年里在多个领域中得到了广泛应用。
尤其是在生物医学领域，石墨材料的研究与应用受到了越来越多的关注。
石墨烯、石墨烯氧化物和石墨炔等石墨材料具有独特的物理和化学特性，使其具备了很大的潜力，可以用于药物输送、生物传感、组织工程等方面的应用。
在生物医学领域，药物输送系统是一项非常重要的研究方向。
石墨烯等石墨材料具有高比表面积和特殊的化学性质，可以作为药物输送的载体。
石墨烯氧化物被广泛用于药物传递系统，其大表面积有助于药物的吸附和负载，并能够改善药物的溶解性和生物可利用性。
同时，石墨烯氧化物还可以通过调节其表面的化学官能团来实现靶向输送，提高药物的有效性和安全性。
除了作为药物传递的载体，石墨材料还可用于生物传感应用。
石墨烯的高电导性和高化学活性使其成为传感器的理想材料。
通过修饰石墨烯表面的生物分子，可以将其应用于检测蛋白质、DNA和细胞等生物分子的存在和浓度。
石墨炔也被广泛应用于生物传感器中，其高度可控的化学反应活性和电导性使其成为检测和传感生物分子的敏感材料。
这些石墨材料的应用为快速、准确和灵敏的生物传感器的开发提供了强有力的支持。
除了这些方面的应用，石墨材料还可用于组织工程。
石墨烯作为支架材料可以用于修复和再生组织。
其高度可调的导电性和高比表面积能够模拟生物组织的特性，促进细胞附着、生长和分化。
石墨烯氧化物和石墨炔的导电性和化学活性使其成为生物传导体的理想选择。
石墨材料的导电性有助于传导生物电信号，并模拟生物组织中电生理活动的特性，可以用于组织修复和再生。
然而，石墨材料在生物医学应用方面仍面临一些挑战。
首先，石墨材料在生物体内的生物相容性和生物安全性问题需要进一步研究。
尽管石墨材料具有独特的物理和化学特性，但其长期影响和毒副作用仍然需要深入评估。
其次，石墨材料的合成和功能化方法仍然不够成熟。
石墨烯的大规模合成和制备方法需要不断改进和优化，以满足实际应用的需求。
石墨烯在医药中的应用
石墨烯在医药中的应用石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维材料，具有高导电、高导热、高强度、高透明度等优异特性。
这些特性使得石墨烯在医药领域中具有广泛的应用前景。
本文将从药物输送、生物传感器和组织工程三个方面介绍石墨烯在医药中的应用。
一、药物输送1.1 石墨烯作为药物载体石墨烯具有大面积和高比表面积的特性，可以作为药物载体，将药物吸附在其表面或内部进行输送。
与传统的纳米材料相比，石墨烯具有更好的生物相容性和更低的毒性。
1.2 石墨烯修饰的纳米粒子将纳米粒子与石墨烯进行修饰可以提高其生物相容性和稳定性，同时还能够增加其吸附能力和靶向能力。
这种方法被广泛应用于抗癌药物输送系统中。
1.3 石墨烯氧化物将氧化后的石墨烯（GO）作为药物载体，可以通过其大量的羟基和羧基与药物相互作用，将药物吸附在其表面或内部进行输送。
同时，GO 还可以通过表面修饰实现靶向输送。
二、生物传感器2.1 石墨烯场效应晶体管（GFET）石墨烯场效应晶体管是一种基于石墨烯的传感器，可以检测微量分子、细胞和生物分子等。
其灵敏度高、响应速度快、可重复性好等特点使得其在生物传感领域中具有广泛的应用前景。
2.2 石墨烯纳米带（GNR）石墨烯纳米带是一种具有极高灵敏度和特异性的生物传感器。
它可以通过改变电子结构来检测微量生物分子，并且可以实现多重检测。
三、组织工程3.1 石墨烯支架将石墨烯制成支架形态，可以作为组织工程中的载体，用于修复组织缺损。
由于其高导电性和高透明度，可以促进神经再生和细胞增殖。
3.2 石墨烯纳米线石墨烯纳米线是一种具有高强度和高导电性的材料，可以用于组织工程中的电刺激。
通过将其与细胞培养基结合，可以促进细胞增殖和分化。
3.3 石墨烯基生物打印利用生物打印技术，可以将细胞和石墨烯纳米线一起打印成三维结构，用于组织工程中的人工器官修复。
总结：在医药领域中，石墨烯作为一种新型材料，具有广泛的应用前景。
从药物输送、生物传感器和组织工程三个方面介绍了其应用。
氧化石墨烯可调节多巴胺神经元分化
氧化石墨烯可调节多巴胺神经元分化
佚名
【期刊名称】《分析测试学报》
【年(卷),期】2014(33)6
【摘要】中科院上海生命科学研究院健康科学研究所乐卫东小组发现,纳米材料氧化石墨烯在胚胎干细胞向多巴胺神经元分化过程中可发挥重要作用。
相关研究日前发表于《纳米医学》。
中脑多巴胺能神经元的退行性死亡是帕金森氏症的最显著特征,通过干细胞诱导多巴胺神经元分化并进行细胞移植治疗已经成为潜在的帕金森氏症治疗方法。
然而,学界对于胚胎干细胞向多巴胺神经元发育过程的机制至今还不清楚，且获得的多巴胺神经元的分化效率仍然偏低。
因此，获得高效分化的多巴胺神经元对于帕金森氏症的细胞移植治疗具有重要作用。
【总页数】1页(P713-713)
【关键词】多巴胺神经元;分化过程;氧化石墨;可调节;胚胎干细胞;帕金森氏症;多巴胺能神经元;移植治疗
【正文语种】中文
【中图分类】O613.71
【相关文献】
1.立方体银纳米-聚二烯二甲基氯化铵/氧化石墨烯复合膜修饰电极用于多巴胺和亚硝酸根的同时检测 [J], 陈丹;曹忠;刘峰;吴玲;寻艳;何婧琳;肖忠良
2.神经干细胞诱导分化为多巴胺能神经元与胚胎中脑多巴胺能神经元移植治疗帕金森病效果比较 [J], 柯春龙;陈白莉;金华伟;郭少雷
3.二氧化钼-石墨烯修饰电极对多巴胺、尿酸检测方法研究 [J], 谷江东;强涛涛;徐卫涛;秦向涛
4.二氧化钼-石墨烯修饰电极对多巴胺、尿酸检测方法研究 [J], 谷江东;强涛涛;徐卫涛;秦向涛
5.上海生科院等发现纳米材料可调节多巴胺神经元分化 [J],
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石墨烯专题深度报告：改变未来的关键材料
石墨烯专题深度报告：改变未来的关键材料石墨烯专题深度报告：改变未来的关键材料投资要点：超级材料石墨烯：单碳原子厚度赋予其无以伦比的独特性能石墨烯是由碳原子组成的六角型呈蜂巢晶格材料，只有一个碳原子厚度。
它发现于2004 年，并获2010 年诺贝尔物理学奖。
石墨烯的单原子纳米结构赋予它许多无以伦比的独特性能，它是迄今发现的厚度最薄、强度却最高、结构最致密的材料，并拥有电学、光学、化学等卓越性能，激发了全球范围内的石墨烯研发热潮。
它或将成为高速晶体管、高灵敏传感器、激光器、触摸屏以及生物医药器材等多种器件的核心材料。
石墨烯：改变未来生活的关键材料近乎完美的性能，广泛而廉价的原材料来源，石墨烯势必将带来未来人类智能生活的巨大革新。
建议关注目前开发石墨烯方向较为清晰明朗的几大产业领域。
电子材料领域：（1）柔性屏幕、可穿戴设备、太阳能充电：作为透明导电材料，石墨烯兼具高导电性和高透明性、高韧性（拉伸20%仍不断裂），石墨烯能够用于制作柔性电极，以及生产应用于触摸面板、OLED 面板、太阳能电池的透明导电膜。
（2）作为电极材料，石墨烯是绝佳的负极材料，其理论比容量是740~780mAh/g，约为传统石墨材料的2 倍多，将在锂电池负极材料和超级电容器负极材料市场占据重要地位（3）作为替代硅的芯片材料，由于石墨烯电阻率极低，电子迁移的速度极快（单层石墨烯中的电子与空穴的载流子迁移率有望在室温下达到硅的100 倍即20万cm2/Vs，这一数值远远超过以往被认为载流子迁移率最大的7.7 万cm2/Vs 的锑化铟）因此被期待可用来替代硅，成为更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管散热材料领域：由于石墨烯的导热率（5300W/m•k）是常用散热材料铜的近14 倍，石墨的3.5 倍。
石墨烯有希望取代石墨，解决智能手机、计算机的散热瓶颈，加速其整体性能的提高。
环保监测领域：功能化的石墨烯以及石墨烯的复合材料在污染物吸附、过滤等方面展现了巨大的应用前景。
石墨烯材料在生物医学领域的应用
石墨烯材料在生物医学领域的应用石墨烯是一种由碳原子单层构成的新型纳米材料，具有极高的导电性、导热性和机械强度，且具有较高的生物相容性和生物可降解性。
这些特性使得石墨烯材料在生物医学领域具有广阔的应用前景。
本文将就石墨烯材料在生物医学领域的应用做简单的介绍。
一、生物传感石墨烯的高表面积和生物相容性使得它成为一种理想的生物传感器材料。
石墨烯的纳米结构能够增强蛋白质、DNA和小分子等生物分子的酶催化反应，并可以通过电子传导信号转换成电信号。
这种传感器的敏感性和选择性非常高，因而可广泛用于疾病诊断、药物筛选、生物监测等方面。
二、生物成像石墨烯材料具有极高的吸收性能和荧光发光性能，因此可以用于生物光学成像。
石墨烯改性后可以通过化学修饰在靶标分子表面引入荧光标记，从而实现对靶标分子的定位和可视化。
同时，石墨烯也可以作为MRI（磁共振成像）等生物医学成像技术的对比剂，具有较高的对比度和稳定性。
三、药物输送石墨烯材料的高表面积和生物相容性使它成为一种理想的药物输送系统。
石墨烯可以被用作药物包装材料作为药物传递的载体，同时还可以改善药物的生物利用度和稳定性。
石墨烯作为一种分子负载工具可以特异性地输送药物到癌细胞等病区域，减少对健康细胞的损伤，进一步提高治疗效果。
四、组织工程石墨烯材料可以和基质结合形成可注入的凝胶，使其可以在组织工程中作为一种生物支架。
石墨烯的生物可降解性和生物相容性可以避免免疫排斥和毒性反应。
石墨烯的高导电性和高导热性，可以促进组织细胞的生长和细胞分化，从而促进组织再生和修复。
结论石墨烯是一种独特的纳米材料，它的特性使得它成为生物医学领域的理想材料。
通过对石墨烯的合理改性和化学修饰，可以进一步提高其生物相容性和生物可降解性，从而广泛应用于生物传感、生物成像、药物输送、组织工程等领域，这为人们的健康和医学研究提供了极佳的帮助。
神经科学如何探索电子石墨烯的新奇属性
神经科学如何探索电子石墨烯的新奇属性探索电子石墨烯的新奇属性是神经科学领域中的一个热门问题。
石墨烯是一种单层厚度不到1纳米的碳材料，具有优良的导电性、热稳定性和机械强度。
近年来，石墨烯的研究已经引起了全球科学界的广泛关注。
神经科学家认为，石墨烯的电子性质可能与神经元的电活动密切相关。
神经元是构成人脑的基本功能单元，它们通过神经元突触接触，进行信息的传递和处理。
神经元突触中存在大量的离子通道和受体分子，它们可以调节神经元的膜电位和细胞内外离子浓度变化，从而控制神经元的兴奋性和抑制性。
因此，神经元的电活动与离子通道和受体的功能密切相关。
石墨烯的导电性质使得它可以作为一种理想的电极材料，用于测量神经元的电活动。
神经元的电活动通常通过记录神经元外部的电信号来进行间接测量。
传统的电极材料如金属和碳纤维，由于体积大、刺激效应大等原因，限制了其在神经科学研究中的应用。
而石墨烯具有非常小的体积，可以将电极插入神经元的内部，测量神经元内外的电位差。
这种方法被称为内部电极记录技术。
除了作为神经元电极的应用，石墨烯还可以用于神经元突触和神经元信号传递的研究。
近年来，神经科学家发现，神经元突触中的离子通道和受体分子组成了复杂的结构，呈现出高度的空间分布和动态调节。
这些结构的功能与石墨烯的电子性质的特点吻合，因此可以通过将石墨烯加入到神经元突触中来探究这些结构的功能。
石墨烯可以在神经元突触中作为离子通道和受体分子的替代物，对神经元内外离子浓度变化进行控制。
这种方法被称为石墨烯模拟神经元突触技术。
此外，石墨烯还可以用于神经元信号传递的模拟研究。
神经元之间通过神经元突触传递信息，产生神经网络。
石墨烯可以作为神经元突触的模拟器，用于研究神经元突触之间的信号传递和神经元网络的形成和功能。
这种方法被称为石墨烯模拟神经网络技术。
总之，石墨烯作为一种新兴的材料，在神经科学领域中具有广泛的应用前景。
石墨烯的导电性质和优良的机械性能可以被用于测量神经元的电活动、模拟神经元突触和神经元网络的功能。
石墨烯的研究进展及应用前景概述
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·140·2019年第20期文章编号：2095－6835（2019）20－0140－02石墨烯的研究进展及应用前景概述王明浩（武汉理工大学机电工程学院，湖北武汉430070）摘要：石墨烯是一种完美排列的二维网状结构，自发现以来便震惊了科学界，人们对这种在二维空间中的完美排列充满兴趣。
石墨烯是目前材料学科方面的研究热点。
主要介绍了石墨烯的研究进展和目前在生活中的实际应用，并对石墨烯及其相关复合材料的制备方法展开了介绍。
关键词：石墨烯；制备方法；研究进展；应用前景中图分类号：TQ127.11文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2019.20.063石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式组成的六角型呈蜂巢晶格的二维纳米材料。
在石墨烯发现以前，许多物理学家根据Mermin-Wagner定理得出，在非零温度下，热力学涨落不允许任何二维晶体存在。
因此对寻找这种二维材料不抱希望，然而石墨烯的发现却违背了这个理论，并且在室温下就能找到石墨烯，这个发现立刻震撼了凝聚态物理学学术界，而关于石墨烯的研究热潮也随之而来。
由于石墨烯含有垂直于其二维平面并且可以贯穿全层多原子的大π键，因此其具有优良的导电性和光学性能。
同时，石墨烯也是目前已知最薄的且强度最高的材料之一，其断裂强度比最好的钢材还好；同时它有非常好的韧性，可以弯曲，其拉伸幅度能达到自身的20%。
在导热方面，石墨烯具有非常好的热传导性能，堪称目前导热系数最高的碳材料。
光学方面，其在较宽波长范围内的吸收率约为2.3%，有非常好的光学性能。
1石墨烯的制备方法1.1石墨烯的制备方法近年来，关于石墨烯的研究可谓是热火朝天，而研究石墨烯的第一步便是制备石墨烯，关于制备石墨烯的新方法也是多种多样。
下面介绍一些常见的制备方法[1]。
1.1.1机械剥离法机械剥离法使用机械装置利用物体与石墨烯之间的摩擦和相对运动，克服石墨层分子间的作用力，从而得到只有纳米厚度的石墨烯薄层材料。
石墨烯在生物医学中的应用研究
石墨烯在生物医学中的应用研究石墨烯是一种由碳原子组成的二维晶体，具有高强度，高导电性和高透明性等突出优点。
近年来，随着对石墨烯研究的深入，人们发现石墨烯在生物医学领域中也有着广泛的应用前景。
本文将从石墨烯在生物医学中的应用、石墨烯材料的制备技术、石墨烯纳米药物、石墨烯生物传感和石墨烯生物医学器件等方面进行论述。
一、石墨烯在生物医学中的应用石墨烯在生物医学中的应用非常广泛，包括生物传感、生物成像、纳米药物、组织工程和生物医疗器械等多个领域。
石墨烯具有独特的纳米结构和柔韧性，不仅可以作为高灵敏度，高选择性和可重复性的生物传感器，还可以作为高分辨率成像探针。
二、石墨烯材料的制备技术目前，石墨烯材料的制备技术主要包括机械剥离法、化学气相沉积法、化学还原法和电化学氧化还原法等几种方法。
其中，化学气相沉积法是一种成本相对较低的制备方法，具有高度的控制性和可伸缩性，容易控制石墨烯的厚度和形貌。
三、石墨烯纳米药物石墨烯在纳米药物中的应用已经引起了广泛的关注。
由于其大比表面积和低毒性，石墨烯可以作为一种理想的药物传递载体。
在肿瘤学中，石墨烯可以用于制备靶向性抗肿瘤药物，同时石墨烯还可以与肿瘤组织中富含的红外线辐射相结合，实现光热治疗。
另外，石墨烯作为一种新型的药物传递载体，也在抗病毒和抗菌领域中得到了广泛的应用。
四、石墨烯生物传感石墨烯在生物传感器中的应用已经引起了广泛的关注，是一个十分热门的研究领域。
与传统的生物传感器相比较，石墨烯生物传感器具有极高的敏感性和选择性，能够检测极低浓度的分子生物标志物。
另外，石墨烯生物传感器的响应速度快，重复性好，且体积小，成本较低，虽然目前石墨烯生物传感技术还处于研究阶段，但是在基因测序，分子诊断和生命科学等领域中的应用前景非常广阔。
五、石墨烯生物医学器件石墨烯在生物医学器件中的应用也日益受到人们的关注，包括心电图电极、脑电图电极和生物信号采集器等。
石墨烯具有高导电性和生物兼容性，不仅提高了传感器的信号采集灵敏度，还可以实现对生物组织的纳米级别的精确操控，为生物医学研究和诊断提供了全新的选择。
石墨烯加速神经干细胞成熟和分化
启示神经与基于BSC疗法的导电材料的接口：通过偶合石墨烯加速神经干细胞的生物电功能开发为了管理在组织工程细胞特异性行为神经修复和再生，更好地理解材料- 细胞相互作用，尤其是生物电功能的，极其important.Graphene已报道是用作支架的潜在候选和神经interfacingmaterial.However，石墨烯这些导电性基板细胞膜的生物电演变在很大程度上仍然没有进行过。
在这项研究中，我们使用了神经干细胞（NSC）模型，探讨膜生物电属性E包括增殖和分化conditions.We下休息膜电位和动作电位E和细胞行为上的石墨烯薄膜中使用的组合可能发生的变化单细胞电生理记录和传统的细胞生物学技术。
石墨烯不影响基本膜电参数（电容和输入电阻），但搁在石墨烯衬底细胞膜电位分别更强烈增殖和分化的条件下为负。
此外，神经干细胞及其对石墨烯基片表现出的后代与对照相比，在开发过程中增加的动作电位的射击。
但是，石墨烯只有轻微影响电动刻画ofmature NSC后代。
石墨烯基片上的被动和主动的生物电特性Themodulation伴随着增强NSC分化。
此外，棘密度，突触突触蛋白表达和在.Modeling石墨组所有activitywere增加上导电的石墨烯衬底电场表明由该负电的细胞膜产生的电场大于上即控制它的石墨烯衬底高得多，这可以解释观察到的通过耦合石墨烯的生物电的发展变化。
我们的研究结果表明石墨烯是能够加速在开发过程中的NSC成熟，特别是在生物电发展方面。
我们的发现提供对导电材料在调谐膜中的作用的基本理解石墨烯模型中的生物电性能，为未来的发展研究铺平道路方法和材料形成在基于NSC的治疗的可控通道中的膜性质。
石墨烯，碳原子的2维单层，由于材料的独特的电，机械和热特性，一直在纳米技术的最前沿。
它最近被认为是一个有前途的候选人制造超快纳米电子器件，透明电极，纳米复合材料和生物医学材料[3]。
它已经用于多种生物医学应用，包括细胞成像和药物递送[4]，生物分析[5]，干细胞研究[6,7]，甚至光热疗法治疗肿瘤[8]。
石墨烯的生物医学应用
石墨烯的生物医学应用（一）抗癌药物传递目前癌症的治疗手段主要为化疗和放疗,但是这两种治疗效果不佳且存在许多的副作用,比如恶心呕吐脱发等,所以寻找新型高效低毒的治疗方法成为目前癌症治疗的焦点石墨烯较大的比表面积和其衍生物表面丰富的官能团(环氧基羟基、羧基)与抗癌药物结合形成的复合物通过修饰控制颗粒的大小以及利用可透过血脑屏障等特点实现癌症药物的靶向治疗,是一个很有前景的材料Li等利用氧化石墨烯的高近红外吸收特点及高比表面积的特性,经过修饰获得PGE-NGO-Pt复合物,经老鼠尾静脉注射处理后,使用近红外光在785nm处照射癌症部位3min使药物在靶点释放出来,同时近红外光照射还起到了光疗的作用近年米,利用石墨烯结合光疗治疗癌症这种双重治疗不仅加强了药物的治疗效果,也减小了药物的副作用Xu等为了改善抗癌药紫杉醇的低水溶性生物利用度差及耐药性等缺点,合成的复合物,在MCF-7细胞中经紫杉醇孵育36h后细胞活性为20.3%,孵育72h后细胞活性降至10.9%修饰后的紫杉醇抗癌效果显著增强Tang等也利用了光敏的特性,将Cy5.5-SAl4l1配体连接到氧化石墨烯上并将制备好的纳米抗癌药物包裹其中,形成新的复合物,通过近红外光照射放热使氧化石墨烯的纳米层扩张,从而实现门拉特性,防止药物在非靶点释放Zhou等应用配体与氧化石墨烯的特性同样实现了多重靶向将Fe304纳米颗粒分散在氧化石墨烯的表面和边缘,再利用π-π键叠加将血卟啉键含在纳米颗粒的表面,并结合光动力学治疗促成了具有细胞毒性的单线态氧,进而杀死癌细胞,这种纳米复合材料针对光动力学治疗是一个很有前景的药物传送系统石墨烯及其衍生物用于抗癌药物的传递近年来研究的越来越多,这与石墨烯表面所赋予的各种性能是分不开的从以上抗癌效果来看,相对于传统的化疗和放疗效果已显著提高随着石墨烯结合光疗治疗不断被挖掘,更加完善的光疗方法用于临床己不再是梦想,但是如何进一步提高光热转换效率,及纳米材料在体内的降解是探索者们所面临的又一项挑战（二）基因传递基因工程在生物医学治疗方面具何很大的前最,比如核糖核酸技术反义技术等但由于在治疗过程中易受各种酶的影响使其药效大大降低,为了解决此类问题,入们利用纳米材料如碳纳米管纳米颗粒以及聚合物材料(PEI)作为基因传递的载体由于它们可以和核酸连接,其中PEI更是基因传递载体的标志,Ren等利用核酸信号肽PKKKRKV(PV7)修饰GO-PEI，并绑运到核酸转运蛋白上形成新的复合物,结果与对照组相比转运效果明显提高,并且发现PV7促进基因进入细胞核但是人们逐渐发现PEI具有较高的细胞毒性及较低的生物相容性,所以开始探索新的基因传递载体近年来研究显示,石墨烯及其衍生物具有基因传递的功能lmani等利用octaarginine-GOR(G8-O)作为一种新型纳米基因传递载体,以DNA质粒表达用增强绿色荧光蛋白为基因模型,研究R8-GO进入细胞的能力,结果表明, R8-GO促进基因的分散性和生物相容性石墨烯及具衍生物除了可以作为基因传递的载体外,Li等用纳米氧化石墨烯薄膜绘制成条纹,经复合物吸附与解吸之后接种细胞,研究结果显示基因能够选择性地富集于石墨烯条纹表面,同时氧化石墨烯基底展现出了良好的生物相容性并实现了基因的缓释,这种用氧化石墨烯基底图案来调节基因的传递用于组织工程及基因治疗方向是非常重要的科用石墨烯绘制图案的方法除了应用在基因传递,在电学光学等方面也有报道,如用石墨烯来制作电极实现对RNA的传递石墨烯作为基因传递的载体比起传镜的胶质体聚合物凝胶有机分散体等不仅保存了基盟的完整结构,而且避免了聚合酶海解等反应目前用于基因传递时氧化石墨烯用的较多,将来可以考虑开辟石墨烯其他衍生物方向,可为基因研究领域提供新的思路（三）抗菌自从英国细菌学家亚历山大·弗莱明发现青霉素至今,抗菌药物的发展已基本完善,但是抗菌药也给人类带来了众多的挑战,人类滥用抗生素导致耐药性超级细菌的产生,所以人类不得不从新的角度去发展抗菌类药物,不仅要提高抗菌效果,还要减小对人类及环境的危害近年来,人们发现石墨烯及其衍生物与动物细胞具有很好的生物相容性,可以与细菌相互作用起到抗菌作用Kura nt owic z等在细胞壁结构不同的李斯特菌和沙门菌上试验了石墨烯及其衍生物的抗菌性能,选用石墨烯氧化石墨烯还原性氧化石墨烯孵育24h后,测定对细菌生长的抑制能力结果表明在高浓度(250μg/ml)肘,细菌生长都受到了抑制,而在低浓度(25μg/ml)时只有氧化石墨烯表现出抑菌能力,经显微成像后观察到细菌黏附于材料的部位是不同的,细菌黏附于氧化石墨烯的表面,而年赋予石墨烯及还原性氧化石墨烯的边缘虽然黏附的方式不同,但是其机制是相同的Mang adl ao等报道，抗菌作用可能是由于石墨烯及其衍生物本身的化学物理因素导致,其可能的机制是石墨烯锋利的边缘使细菌的细胞膜受到破坏,致使细菌细胞内物质溢出而死而另外一方面从化学因素着手,表明可能是由于生产过剩的活性氧(ROS)氧化脂肪酸导致脂展过氧化的连锁反应使细胞膜裂解死亡Dallavalle等进一步从分子机制的角度去分析,这与细菌细胞膜的结构以及石墨烯表面亲水疏水基团的分布是密切相关的石墨烯及其衍生物除了自身与细菌作用之外,石墨烯家族还可以充当抗菌药物的载体。
石墨烯常用计量单位及简介
石墨烯一、常用的计量单位及含义纯度（Purity）：wt% 【“wt%”是重量含量百分数（%）；wt是英文weight的简写。
】比表面积SSA（Special Surface Area）：m2/g 【比表面积是指单位质量物料所具有的总面积。
单位是m2/g，通常指的是固体材料的比表面积，例如粉末、纤维、颗粒、片状、块状等材料。
】电导率(Conductivity)：S/m 【电导率，物理学概念，也可以称为导电率。
在介质中该量与电场强度E之积等于传导电流密度J。
对于各向同性介质，电导率是标量；对于各向异性介质，电导率是张量。
生态学中，电导率是以数字表示的溶液传导电流的能力。
单位以西门子每米（S/m）表示。
电导率是用来描述物质中电荷流动难易程度的参数。
】振实密度（Tap Density）：mg/mL 【振实密度是指在规定条件下容器中的粉末经振实后所测得的单位容积的质量。
振实密度或者说体积密度（在一些工业领域称为松装密度）定义为样品的质量除以它的体积，这一体积包括样品本身和样品孔隙及其样品间隙体积。
堆积密度对于表征催化剂、发泡材料、绝缘材料、陶瓷、粉末冶金和其它工业生产品都是必要的。
】片径（Scale）：microns/μm灰分（ASH）：wt% 【无机物，可以是锻烧后的残留物也可以是烘干后的剩余物。
但灰分一定是某种物质中的固体部分而不是气体或液体部分。
在高温时，发生一系列物理和化学变化，最后有机成分挥发逸散，而无机成分（主要是无机盐和氧化物）则残留下来，这些残留物称为灰分。
】体积电阻率（Volume Resistivity）：Ω•m【体积电阻率，是材料每单位体积对电流的阻抗，用来表征材料的电性质。
通常体积电阻率越高，材料用做电绝缘部件的效能就越高。
通常所说的电阻率即为体积电阻率。
,ρv=R v S/h式中，h是试样的厚度（即两极之间的距离）；S是电极的面积，ρv的单位是Ω·m（欧姆·米）】中值粒径D(50)：4-6μm【D50：一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径。
朗盛扩建德国离子交换树脂生产线
仅对神经细胞具有 良好 的生物相容性 ， 且对神 经突起发生和 生长具 有显著促进 作用。课题组 同时开展 了石 墨烯表面生
资约 １ 千万欧元 ， 在勒沃库森基地新建一条用于生产高品质
弱酸性 阳离子交换树脂 生产线 以及先进 的食品级标 准灌 装 和包装生产设施 。
这种 离子交换树脂 的主要应用领域 之一是生活用水 过
该研究 得到了科技部 ９ ７ ３ 项 目、 中科 院干细胞与再生 医
有优异 的理化性质 ， 自２ ０ ０ ４年被发现以来 ， 迅速成为材料科
学与凝聚态物理等领域 的研究前沿。 同时 ， 石 墨烯展现 出良 好 的生物相容性 ， 在生物 医学 领域 的应用 近年来备受关 注 ，
学先导专项 、 国家 自然科学基金委国际合作项 目资助。
提高 ３ ０ ％。
近期 ， 程 国胜组研 究 团队 同中科 院遗 传与 发育研 究所
戴建 武组 合作 ， 在 中科 院沈 阳金 属所成 会 明课 题组 报道 的
三 维多孔 状碳材 料工 作基 础上 ， 成功 开发新 型石 墨烯 泡沫
（ Ｇｒ ａ ｐ ｈ ｅ ｎ ｅ ｆ ｏ ａ ｍ） 用于神经干细胞支架材料 ， 并系统研究了石
朗盛还将新 建一座面积 达 ３ ０ ０ ｍ２ 的产品灌装 车间 ， 服 务 于食 品应用行业 。生产设施和灌装车间 已经开始建设 ， 计
墨烯 支架 与神经干细胞 的相互作用 。结果表 明 ， 三维石墨烯 支架 不仅 能促 进神 经干细胞的增殖 ， 还能够一定程度上诱导 神经干细 胞定 向分化 为功能神经元 。进 一步利用石 墨烯碳 材料 良好 的导 电特性 ， 对神经 干细胞进行原位 电刺激 ， 诱导 分化 ， 获得 了可逆特性 的钙离子振荡 响应 。该工作最近发表
电刺激诱导干细胞向神经细胞分化的原理
电刺激诱导干细胞向神经细胞分化的原理
电刺激诱导干细胞向神经细胞分化的原理主要基于电磁感应原理。
这种方法利用旋转磁场和生物相容性良好的导体（如石墨烯薄膜），在导体表面产生有效、直接的原位无线电信号，以此诱导干细胞分化为功能性神经元。
具体来说，电刺激过程需要以导电纳米材料为功能性支架，以提供支持来指导神经细胞的生长和分化。
电刺激的电压、频率、电流和持续时间是根据干细胞类型和治疗目的而变化的。
电刺激通过改变电荷分布，在细胞表面触发生物物理变化，影响膜蛋白功能，例如激活离子通道（例如SCN1A和CACNAIC）、酶活性和膜受体复合物等，从而促进神经发生。
此外，电刺激可以引起细胞骨架细丝重组和脂质筏结构极化。
同时，电刺激可以影响N-甲基-d-天冬氨酸受体（NMDAR）配体门，激活
NMDAR/Rac1/actin信号通路；还可以激活表皮生长因子受体（EGFR）和ERK信号通路。
受体酪氨酸激酶（RTKs）作用于MAPK/ERK途径和ERK 磷酸化激活，磷脂酶C（PLC）的激活诱导内质网中细胞内Ca2+增加。
这些生物化学过程最终促使干细胞定向迁移、轴突生长、神经发生并分化为功能性神经元，以传递神经冲动。
以上信息仅供参考，如有需要建议查阅相关文献或咨询相关学者。
石墨烯又一惊人用途！竟能成为帮助修复受损脊髓的关键
石墨烯又一惊人用途！竟能成为帮助修复受损脊髓的关键邮件群发石墨烯原先是一种假设性的结构，而后被科学家证实能够从石磨独立出来而声名大噪，不仅因其是目前世上最薄却也最坚硬的纳米材料，也是世界上电阻率最小的材料，让许多人开始着手研发它所能应用的层面。
而现在，科学家更发现石墨烯能成为治疗脊髓受损的关键材料，可望在未来为其病患带来更多种能治疗其病痛的方式。
石墨烯显然已成为各家大厂想抢食的大饼，能开发的潜力更是无穷，举凡是电池、太阳能板、灯泡等都可见它的身影，而医疗方面当然也不落人后。
来自美国莱斯大学的研究团队在近期将石墨烯运用在治疗脊髓受损的实验上，更发现其结果相当惊人，居然能让脊髓严重受损的小白鼠在两个礼拜内又能够有“近乎完美的运动控制能力”。
研究学者已知的是，石墨烯拥有能够刺激神经生长的效用，而聚乙二醇（PEG）则常被用在治疗动物的脊髓损伤，但其结果能成功的比例少之又少。
研究学者将此两者已知的能力结合，并利用化学的方式将PEG 跟石墨烯结合，制作成一种成为Texas-PEG 的有传导性结构，更能帮助两端受损的脊髓神经修复以及重新链接。
▲ 研究学者运用石墨烯材料修复脊髓损伤。
（Source：Engadget）更厉害的是，这个Texas-PEG 材料并不只是在理论上能达到PEG 和石墨烯双方面的优点而已，研究学者将其实际应用在小白鼠的实验上，发现小白鼠受损的脊髓竟能在24 小时以内恢复部分功能，经过两个礼拜后，其脊髓更像是已恢复全部功能，简直于正常小鼠一样能自在活动，让科学家们感到相当惊讶。
虽然目前已有许多种治疗脊髓受损的方式，像是移植、电子刺激等，但多了一种能快速且有效治疗的方式也无仿。
目前，研究学者也继续追寻能将Texas-PEG 实际运用在人体的可能性，期望未来能将其可用性广泛推广到医疗层面上。
相关链接Graphene key to promising treatment for spinal cord injuriesGraphene nanoribbons show promise for healing spinal injuries。
在软骨修复中应用石墨烯及其衍生物相关复合材料的作用及机制
文题释义： 石墨烯：石墨烯是一种由碳原子以 sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有较好的稳定 性、导电性、导热性及机械强度，已在生物医学及组织工程学广泛应用。石墨烯及石墨烯衍生物如氧化石墨 烯和还原氧化石墨烯等，通过不同的方法与其他材料以物理或化学方式结合的人工复合材料。 石墨烯相材料对软骨的影响：石墨烯相关材料具有良好的生物相容性，其有一定细胞毒性，但并不影响软骨 细胞的生长，甚至能促进干细胞向软骨分化和软骨细胞增殖。另外，由于石墨烯良好的机械强度和导电性， 其可能成为软骨的替代材料。
生物相容性和有运用于软骨修复的相关材料进行归纳总结。
石墨烯及其衍生物相 关材料
制造方法与 一般性质
生物相 容性
促进软骨修复的 复合材料
代替软骨的复合 材料
提高机械应力与耐磨性
促进干细胞向软骨分化； 促进软骨细胞增殖。
提高机械应力与导电性； 刺激细胞外基质生成。
多细胞共培养提高细胞生存率。
促进钙磷沉淀和矿化。
摘要 背景：石墨烯相关材料具有良好的生物相容性并且能影响软骨的修复，同时因其优异的机械强度及导电性使 它有望成为软骨代替材料，已在组织工程学中广泛应用。 目的：综述石墨烯的一般性质、生物相容性及在软骨组织工程、软骨修复中的应用。 方法：应用计算机检索 CNKI 数据库、PubMed 数据库 2000 年 1 月至 2019 年 1 月发表的相关文献，中英文 检索词分别为“石墨烯，组织工程，生物相容性，软骨；graphene，tissue engineering，biocompatibility， cartilage”。通过阅读文题和摘要进行初步筛选，排除与文章主题不相关的文献，根据纳入标准和排除标准， 最终纳入 67 篇文献进行结果分析。 结果与结论：最终纳入文献 67 篇。①石墨烯具有良好的生物相容性，对原核细胞和真核细胞有较小的细胞毒 性，但通过化学修饰或表面改性能使其毒性进一步减小以至于不会影响细胞的生长；②石墨烯及其衍生物能 够促进人骨髓间充质干细胞的生长和成软骨分化，还能促进软骨细胞的增殖与成熟，加快软骨缺损的修复； ③石墨烯由于其机械强度、导电性，能复合出仿生软骨材料，适用于软骨组织工程；④石墨烯存在各种未解 决的问题和挑战，但石墨烯相关材料的潜力可能为未来组织工程研究的突破铺平了道路。 关键词： 石墨烯；石墨烯衍生物；复合材料；生物相容性；干细胞；软骨修复；组织工程；细胞增殖；细胞分化；生 物相容性材料 中图分类号：R453；R364；R605 基金资助： 贵州省科技计划项目(黔科合 LH 字[2017]7105 号)
石墨烯在神经系统中的应用
（ 翻译 罗 敏 ）
Ｍ Ｔ Ｉ公司获海军 导弹系统合 同
最近 ，美国海军与位于俄勒 冈州奥尔巴尼 的 Ｍｅ ｔ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ（ ＭＴ Ｉ ）公司签署 了一份 关于开发先进增材制造技术的合约， 合约要求新 的技术能够 以一种低成本的方法生产用于三 叉 戟 Ｄ５导 弹 系统 推进 系 统 的耐 高温 部件 。三 叉戟 导弹 系统 计划 要服 役 到 ２ ０ ４ ２年 ，然 而现 在 用于 生 产 高温 部 件 的生产 方 法工 艺 复杂 ，所 需人 员众 多 。ＭＴ Ｉ 将 会 与海 军合 作 ，通 过使 用
年度瓢
・ 石墨烯 ・
石 墨烯在神 经系统 中的应用
剑 桥 石 墨 烯研 究 中心 和 意 大利 的里亚 斯 特 大 学 的研 究人 员 日前 研 究发 现 了可 将 石 墨 烯 安全 植 入 到大 脑 中 的方法 ，在 保 证石 墨烯 完 整 性 、可 导 电性 的前 提下 ，其 可能 与神 经 元产 生 有效 交 互 作用 。 这 项发 现 有助 于 针对 截 肢 患者 、 瘫 痪或 者 身体 器 官机 能紊 乱 患者 的神经 传 感缺 失功 能 的
增 材制 造 技 术来 大 幅 降低 高温 部件 的制造 成本 。ＣＥ Ｏ Ｇ ａ ｒ ｙ Ｃ ｏ ｓ ｍｅ ｒ 说 道 ：“ 这个 项 目的第 一
步就是开发一种制造过程简易的工艺方法 ，下～步是选用一种方法生产 Ｃ １ ０ ３ 铌合金 的高温 部 件 ，使 用 的合 金 还包 括钼 和 钽 。 ” （ 翻 译 罗敏 ）
美铝 公 司 说这 还 是第 一 次像 这样 将 铝合 金用 到 喷射 发动 机上 。美 铝 与 Ｐ ｒ ａ ｔ ＆Ｗｈ ｉ ｔ ｎ ｅ ｙ签 署 的合 同 ，合 同规 定 美 铝公 司要 为 Ｐ ｒ ａ ｔ ｔ ＆Ｗｈ ｉ ｔ ｎ ｅ ｙ公 司供 应锻 造 铝合 金风
清华研发出首个人工神经突触又是神奇材料石墨烯！
清华研发出首个人工神经突触又是神奇材料石墨烯！《科技日报》11月13日报道（记者刘园园）让电脑像人类的大脑一样学习和记忆是一个令科研人员望而却步的挑战。
因为人类的大脑拥有850亿个神经元和数万亿个神经突触，而且这些神经突触具有很强的可塑性，可以随着时间的变化自我调整，变得更强或更弱。
（资料图）不过，据美国物理学家组织网12日报道，清华大学信息科学与技术国家实验室的科研人员近日在美国化学学会的《纳米快报》上发表论文称，他们研发出首个可模拟人类大脑神经突触可塑性的人工神经突触。
这让人类距真正的“人工智能”又近了一步。
尽管人类的大脑中依然藏着很多未解之谜，但是我们确实知道的是，可塑性是人类大脑神经突触的重要特征。
在神经突触中，很多因素，包括有多少信号分子会得到释放以及信号分子释放的时间都是可以改变的。
这种可塑性允许神经元对记忆进行编码，学习和进行自我修复。
近些年来，科学家一直在试图研发人工神经元和人工神经突触并取得了一些成功，但是他们研制的成果缺乏可塑性，而这正是学习能力所必须的。
清华大学的科研人员用氧化铝和经过扭曲的双层石墨烯研制出了人工神经突触。
通过向这个人工系统施加不同的电压，科研人员发现他们可以控制神经元的反应强度。
该团队表示，他们研制的新型动态系统有助于研发具有学习和自我修复能力的人工智能电子产品。
石墨烯是替代硅的理想材料石墨烯是由碳原子组成的单层石墨——最早的石墨烯就是用胶带一层一层地把石墨变薄而获得的，是只有一个碳原子厚度的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜。
具有非常好的导热性、电导性、透光性，而且具有高强度、超轻薄、超大比表面积等特性，广泛应用于锂离子电池电极材料、太阳能电池电极材料、薄膜晶体管制备、传感器、半导体器件、复合材料制备、透明显示触摸屏、透明电极等方面。
（石墨烯微观结构示意图）全球第一条和第二条真正实现规模化、低成本、高品质的石墨烯生产线就在中国！在2013年底，宁波墨西科技有限公司和重庆墨希科技有限公司先后建成年产300吨石墨烯生产线和年产100万平米的生产能力的石墨烯薄膜生产线，并将石墨烯的制造成本从每克5000元降至每克3元。
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启示神经与基于BSC疗法的导电材料的接口：通过偶合石墨烯加速神经干细胞的生物电功能开发为了管理在组织工程细胞特异性行为神经修复和再生，更好地理解材料- 细胞相互作用，尤其是生物电功能的，极其important.Graphene已报道是用作支架的潜在候选和神经interfacingmaterial.However，石墨烯这些导电性基板细胞膜的生物电演变在很大程度上仍然没有进行过。
在这项研究中，我们使用了神经干细胞（NSC）模型，探讨膜生物电属性E包括增殖和分化conditions.We下休息膜电位和动作电位E和细胞行为上的石墨烯薄膜中使用的组合可能发生的变化单细胞电生理记录和传统的细胞生物学技术。
石墨烯不影响基本膜电参数（电容和输入电阻），但搁在石墨烯衬底细胞膜电位分别更强烈增殖和分化的条件下为负。
此外，神经干细胞及其对石墨烯基片表现出的后代与对照相比，在开发过程中增加的动作电位的射击。
但是，石墨烯只有轻微影响电动刻画ofmature NSC后代。
石墨烯基片上的被动和主动的生物电特性Themodulation伴随着增强NSC分化。
此外，棘密度，突触突触蛋白表达和在.Modeling石墨组所有activitywere增加上导电的石墨烯衬底电场表明由该负电的细胞膜产生的电场大于上即控制它的石墨烯衬底高得多，这可以解释观察到的通过耦合石墨烯的生物电的发展变化。
我们的研究结果表明石墨烯是能够加速在开发过程中的NSC成熟，特别是在生物电发展方面。
我们的发现提供对导电材料在调谐膜中的作用的基本理解石墨烯模型中的生物电性能，为未来的发展研究铺平道路方法和材料形成在基于NSC的治疗的可控通道中的膜性质。
石墨烯，碳原子的2维单层，由于材料的独特的电，机械和热特性，一直在纳米技术的最前沿。
它最近被认为是一个有前途的候选人制造超快纳米电子器件，透明电极，纳米复合材料和生物医学材料[3]。
它已经用于多种生物医学应用，包括细胞成像和药物递送[4]，生物分析[5]，干细胞研究[6,7]，甚至光热疗法治疗肿瘤[8]。
最近，我们和其他团体发现使用石墨烯作为神经接口材料的可能性，因为它可以促进人类成神经细胞瘤（SH-SY5Y）细胞培养[9]，PC-12细胞[10]，海马原代培养神经元[11]和直接NSC分化神经元[12,13]，促进神经干细胞分化成石墨烯纳米网半导体神经元和形成神经元纤维[14,15]。
此外，越来越多的研究表明石墨烯表现出操纵茎的命运的潜在能力细胞。
例如，石墨烯基材料能够诱导NSC分化成神经元谱系[7,16]，控制甚至加速间充质细胞的分化干细胞[6,17e22]，并调节其他类型的行为干细胞，包括多能干细胞和胚胎干细胞[23e25]。
这些开创性的研究清楚地证明了在细胞治疗中基于石墨烯的材料的巨大潜力。
然而，改变细胞行为背后的基础机制，例如增强的分化和促进的细胞增长，仍然很大程度上未知。
细胞功能和细胞之间的强连接膜的生物电性质启发我们调查石墨烯是否可以调节NSC发育和成熟的子代通过影响其生物电特性细胞。
在这项工作中，我们研究了石墨烯的影响在NSC 发育期间电生理状态的成熟，包括被动和主动生物电特性和随后的NSC命运的选择。
2。
材料和方法2.1。
石墨烯膜制备根据先前公布的CVD方法[26]合成石墨烯样品。
简言之，将薄铜箔（5cm×5cm）加热至1000℃并在H 2和Ar气体下退火20分钟，随后暴露于H 2和CH 4下5分钟。
然后在H 2和Ar气下将膜从1000℃冷却至室温。
通过在硝酸铁水溶液中蚀刻从铜箔上除去石墨烯膜。
在铜膜溶解之后，使TCPS基板与石墨烯膜接触，并将其从溶液中拉出以制造石墨烯/ TCPS基板。
石墨烯/ TCPS基底用室安装，并浸没在milli-Q水中过夜以除去任何残留的可溶性有毒组分。
在用75％的醇灭菌后，石墨烯/ TCPS基板连续浸泡在无菌PBS缓冲液中并用PBS中的层粘连蛋白溶液（20mg / ml，37℃过夜，Sigma，USA）包被。
在细胞接种之前，将石墨烯膜在增殖培养基中浸泡过夜。
2.2。
石墨烯基板的表征石墨烯的透射率用UV / Vis测量光谱仪（LAMBDA 25，PerkinElmer，Singapore）。
玻璃显微镜将载玻片切成0.9cm 2的矩形。
2.6厘米以适应样品架。
使用空白载玻片作为参考每次测量。
结晶度和层数存在于石墨烯内通过拉曼光谱法检查（lamRAM HR800，HORIBA，France）和TEM（Tecnai G2 F20 STwin，FEI，USA）。
石墨烯的表面形态TCPS通过AFM（Dimension 3100，Veeco，USA）使用测定在室温下操作的轻敲模式。
表面化学的石墨烯膜通过XPS（Axis Ultra DLD，Kratos，UK）与在40eV操作的AlKαX射线源。
的通过扫描检查石墨烯膜的形态电子显微镜（SEM）（Quanta 400FEG，FEI，USA）。
2.3。
NSC培养在增殖和分化条件下NSCs来源于海马的两个半球的出生后第1天ICR大鼠（SooChow大学动物中心）。
将海马与血管和脑膜分离并在Falcon管中在Hank平衡盐溶液中收集（HBSS）在4℃，然后用HBSS 漂洗两次。
离心后（1000rpm，5分钟），将组织在TryplE（LifeTechnologies，USA）在37℃下孵育15分钟，然后机械地轻轻研磨通过使用移液器吸头。
将NSCs悬浮于DMEM-F12中含有2％B-27的培养基中，并在潮湿气氛中培养用5％CO 2在37℃。
进行NSCs的传代每7天培养。
对于增殖研究，NSCs接种浓度为5μg/ 104细胞/ mL其由补充了2％B-27的DMEM-F12培养基组成与20ng / mL EGF和20ng / mL FGF-2（R＆D Systems，美国）。
对于分化研究，NSC以相似的方式接种浓度在含有2％B-27的DMEM-F12培养基中与胎牛血清（GIBCO，USA）和1mM视黄酸（Sigma）。
在这些实验中动物的护理和使用遵循由护理和使用批准的指导方针和协议东南大学动物委员会。
所有的努力使所使用的动物数量和他们的痛苦最小化。
2.4。
免疫荧光用PBS洗涤细胞，在4％多聚甲醛中固定45分钟，在含有2％BSA的PBS中封闭，并用透化0.1％triton X-100，90分钟。
将细胞与原代培养抗体孵育90分钟，然后与第二抗体温育持续60分钟，然后进行DAPI染色。
抗体小组包括针对GFAP的一抗，Ki67（Abcam，USA），Tuj-1，O4，微管蛋白，纽蛋白（Sigma）和TREK-1（Santa Cruz Biotechnology，美国）。
对于成像树突棘，细胞已被转导与编码mCherry-肌动蛋白的慢病毒。
pLVX-mCherryactin载体（Clontech，USA）用于包装慢病毒。
细胞在DIV 21成像。
2.5。
基于WST的细胞增殖测定WST-8 [2-（2-甲氧基-4-硝基苯基）-3-（4-硝基苯基）-5-（2,4-二磺苯基）-2H-四唑鎓单钠盐]色度测定法根据Cell Counting Kit-8（Dojindo，Japan）。
简言之，10％（v / v）CCK-8溶液在指定的时间点加入培养基中并在培养箱中孵育细胞4小时。
然后，200mL的最终溶液转移到96孔板中使用酶标仪在波长λ下测量吸光度450nm。
2.6。
RNA提取和RT-PCR进行RNA分离，逆转录和PCR分析按照标准方案进行。
简言之，总细胞RNA使用TRIzol 试剂（Life Technologies），1mg RNA分离使用TaqMan Reverse Transcription Reagents进行逆转录（Applied Biosystems），和所示的mRNA水平使用SYBR Green主混合物一式三份分析基因（Applied Biosystems）和Chromo-4实时RT-PCR仪器（MJ Research）。
将mRNA水平标准化为GAPDH（内部对照）和基因表达呈现为倍数变化（DDCt法）。
2.7。
免疫印迹用在0.03％EDTA中的0.25％胰蛋白酶收获细胞并裂解在RIPA缓冲区。
将收集的蛋白质样品装载在10％聚丙烯酰胺凝胶，通过凝胶电泳分离并转移到PVDF膜（Millipore，USA）上。
将细胞孵育与针对巢蛋白的多克隆一级抗体（1:400，Sigma），TREK-1（1:500，Santa Cruz Biotechnology），突触泡蛋白（1:400，Millipore）或PSD-95（1:400，Abcam，USA）和次级抗体（Santa Cruz Biotechnology）。
然后膜与ECL western印迹底物试剂盒（Pierce，USA）反应曝光。
GAPDH用作内部对照。
2.8。
电生理记录将补片移液管从硼硅酸盐玻璃毛细管中取出（1.2 / 1.5mm：ID / OD），并用含有移液管溶液填充120mM CsCl，20mM四乙基氯化铵，2mM MgCl 2，10mM EGTA，2mM ATP二钠，和10mM HEPES电阻3e4 MU。
记录溶液由156mMNaCl，4mM KCl，1mM MgCl 2，2mM CaCl 2，10mM HEPES，10mM葡萄糖，pH 7.25（用KOH调节）。
获得常规的全细胞膜片钳记录用Axopatch 1-D（Molecular Devices，USA）。
在此期间电压钳位，保持电位设定为〜64mV。
无补偿串联电阻值<8e12MU。
在此期间电流钳记录，电桥平衡连续监测和调整。
密封不良的细胞或那些丢弃15e30MU范围之外的串联电阻。
对于VR记录，石墨烯和TCPS上的细胞样品每天记录。
记录AP至少7分钟后膜破裂。
通过具有上升速度来鉴定AP超过50mV / ms并且根据全或无代。
刺激阈值是最低强度刺激所需的诱导AP。
这是由200毫秒确定的电流步长（10e150 pA，10epA增量）。
振幅（从基线到峰值）和持续时间（在20mV以上测量阈值）。
检查重复AP点火，一串强度为40 pA的1 s电流高于刺激阈值，并注射细胞的反应记录。
对于自发性突触后电流（sPSC）记录，在〜70mV的保持电位下记录sPSC使用EPC-9放大器（HEKA，德国）。
所有信号都被数字化在10kHz下，在2kHz下过滤，存储在计算机硬盘上，并用Igor Pro 4.05软件（Wavemetrics，美国）。
2.9。
数据分析数据表示为平均值±SEM。
通过分析数据双向或单因素方差分析，然后进行Tukey's事后检验。
Ap值小于0.05被认为是显着的。