Графен

Будущее за улучшение мозговой функции с помощью графена.

Графен (англ. graphene), в последне время все чаще называют материалом будущего. Материал на основе углерода, отличается революционными характеристиками.

Ученые исследуют, как графен взаимодействует с клетками мозга для увеличения активности нейронов.
 

Графен был изобретен Константином Новоселовым и Андреем Геймом, работающими в Университете Манчестера, за что ученые были удостоены Нобелевской премии.

Область применения от электроники до оптоэлектроники. Максимальная подвижность электронов графена, среди всех известных материалов, делает его перспективным материалом для использования в самых различных областях. Например, в неврологии . Он может стать ключевым инструментом для устранения неврологических повреждений и расстройств. Но это именно то, что исследователи изучали в последнее время из-за проводимости и прозрачности чудодейственного материала. В самой последней разработке команда из Европы предложила использование графена в сочетании с неврологической тканью. И это-возможный дополнительный инструмент для неврологической медицины, инструмент для получения понимание других биологических процессов.
В исследованиях, описанных в журнале Nature Nanotechnology, группа из Международной школы перспективных исследований (SISSA), в Триесте, Италия и Каталонский институт нанонауки и нанотехнологий(ICN2) в Испании, продемонстрировали, что однослойный графен увеличивает количество нейронов изменяя связанные с мембраной функции в культивируемых клетках. «Результаты показывают, что в зависимости от того, как сконструирован интерфейс с (однослойным графеном), материал может настраивать действия нейронов, изменяя подвижность ионов, в частности калия, на границе ячейки (подложки)», - сказала Л. Баллерини , исследователь нейронов и наноматериалов в SISSA.
Баллерини предоставила некоторые данные для этого последнего утверждения, объяснив, что наноматериалы на основе графена стали представлять собой потенциальные инструменты в неврологии и нейрохирургии. «Эти материалы все чаще разрабатываются как компоненты различных приложений, таких как биосенсоры, интерфейсы или платформы доставки лекарств», - сказал Балерини.
 «В частности, в нервном электроде или интерфейсах обязательным требованием является - стабильное устройство плюс нейронное электрическое сцепление, которое требует управления взаимодействиями между поверхностью электрода и клеточной мембраной”. Этот нейроэлектродный гибрид лежит в основе многочисленных исследований, пояснила она, и графен благодаря своим электрическим свойствам, прозрачности и гибкости представляет собой идеальный материал.
Во всей этой работе реальная проблема состояла в том, чтобы исследовать способность единственного атомного слоя настроить нейронную возбудимость и продемонстрировать, что графен выборочно изменяет нейронную проводимость, связанную с мембраной. 
Исследователи выдвинули гипотезу, что будут определенные взаимодействия между ионами графена и калия во внеклеточном решении, кардинально регулируя возбудимость клетки.
Экспериментальными и теоретическими подходами они далее выдвинули гипотезу, что крайне важный для этих эффектов графен определенные взаимодействия pi-катиона, которые являются нековалентными молекулярными взаимодействиями между катионом — ионом с меньшим количеством электронов, чем протоны, давая ему положительный заряд — и богатой электронами системой (pi). Эти взаимодействия пи катиона максимизируются графеном единственного слоя, по данным Ballerini, который в свою очередь влияет на возбудимость клетки.
 “Наша работа обеспечивает важное понимание на глубоких взаимодействиях технологии с природой”, сказал Баллерини. “Новые революционные материалы могли бы тогда представлять нетрадиционные инструменты, чтобы получить понимание подлинных биологических процессов. В свою очередь биологические процессы, могут дать старт новой физике и применению материалов”.
 Баллерини отмечает, что для этой линии исследования, группа должна будет в конечном счете экспериментировать в естественных условиях. Процессы будут проверены в реальной жизни и в анализе биологического результата. Однако на данный момент Баллерини и ее коллеги сосредоточатся на создании интеллектуального устройства, которое использует апробирует их экспертные результаты в биологии и наноматериалах.
Теги: Графен
22 Июня 2018

Возврат к списку