(Phys.org) —As espumas de grafeno já existem há alguns anos. Sua ampla aplicação em tudo, desde eletrônicos e armazenamento de energia até substitutos para o hélio em balões, ainda é muito esperada. Pesquisadores da Academia Chinesa de Ciências em Suzhou, e Pequim, agora mostraram que as espumas de grafeno também podem ser usadas para criar estruturas condutoras para células-tronco neurais. Seu artigo aberto, publicado ontem na Nature's Relatórios Científicos , sugere novas abordagens para engenharia de tecido neural, e possivelmente para interface com próteses neurais.

Foi relatado anteriormente que as folhas de grafeno suportam o crescimento e a diferenciação de células-tronco neurais humanas (NSCs) de uma forma semelhante a outros substratos comuns, como vidro ou polímero PDMS. Pesquisadores chineses fizeram um trabalho pioneiro na síntese de espumas de grafeno para padrões exatos de pureza e uniformidade. Quando revestido com laminina ou outras proteínas da matriz, essas espumas poderiam servir não apenas como invólucro neural compatível, mas também como um meio de controlar eletricamente os locatários.

Para sondar as características elétricas da espuma, os pesquisadores usaram voltametria cíclica, uma técnica comum frequentemente usada em eletroquímica básica. Seus resultados indicaram que as células poderiam ser estimuladas com segurança por meio de injeção de carga capacitiva na faixa de janela potencial de -0,2 a + 0,8 V, semelhante novamente aos resultados de estudos de filme de grafeno 2D. Eles ainda observaram que a arquitetura de espuma 3D fornece injeção de carga mais eficiente e capacidade de estimulação potencialmente mais específica.

É instrutivo observar aqui que nossa dolorosa história coletiva com a fibra de amianto nos mostrou que a geometria pode produzir o veneno tanto quanto qualquer efeito químico. Não é apenas o aspecto da fibra de amianto, mas sua escala inconveniente que torna sua presença tão insidiosa dentro do pulmão. Da mesma forma, os pesquisadores não esperavam apenas jogar alguns neurônios em uma treliça aleatória e esperar que os degraus da escada tivessem o espaçamento ideal. Na verdade, as imagens fornecidas pelos autores mostram os NSCs semeados agarrados à estrutura de grafeno como astronautas em uma caminhada espacial em uma estação espacial - mas, de alguma forma, eles não apenas sobreviveram, mas parecia prosperar.

As espumas de grafeno foram sintetizadas por deposição química de vapor usando um molde de espuma de Ni. A observação do microscópio eletrônico de varredura mostrou uma estrutura porosa, que foi determinado em uma média de 100-300um, enquanto a largura do esqueleto de grafeno era de cerca de 100-200um. A química de superfície das espumas de grafeno foi caracterizada por espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS). O critério usado para medir a inércia da superfície foi a presença de um grande pico correspondente a anéis não oxigenados e pequenos picos para as ligações C-O.

Citotoxicidade, avaliada usando coloração com Calcein-AM e EthD-I, mostraram que 90% das células eram viáveis ​​em 5 dias. A proliferação de NSCs foi medida a partir da expressão da proteína Ki-67, um marcador para a proliferação celular que está ausente durante a interfase, e foi inicialmente expresso em 80% das células. Após 5 dias, as células exibiram forma celular alongada com crescimento de neurites, e cobriu toda a superfície da espuma até a confluência. Neurônios Tuj-1-postivos, Oligodendrócitos O4-positivos, e astrócitos GFAP-positivos foram todos observados em grande abundância.

O cenário clínico de longo prazo para esses tipos de estudos ainda está se desenrolando. Na ausência de vascularização, neurônios só suportam ter tantos vizinhos por perto, e ainda recebem nutrição adequada por meio da difusão. O conceito tradicional de usar matrizes degradáveis ​​que mais tarde seriam implantadas no córtex ainda não foi realizado. Os estímulos químicos para se integrar ao campo neurítico local e à vasculatura estão apenas começando a ser explorados para esses tipos de estudos de explantes. Matrizes permanentes com superfícies funcionalizadas que também seriam eletricamente endereçáveis ​​seriam uma adição bem-vinda a este kit de ferramentas.

A massa cinzenta cortical real é uma selva onde a competição incessante por cada nanômetro cúbico de espaço não é apenas um jogo de sobrevivência, é a força vital de cada pensamento e memória. Se você fosse imaginar lutadores em uma partida de gaiola de aço, embalado ao máximo, você não estaria muito longe. Cada pico eletromecânico, cada minipotencial produzido em um dendrito, é uma respiração. Um pouco de força extra após a inalação para exercer sobre os competidores mantidos em um aperto mortal mútuo, apenas para tê-lo apertado novamente após cada expiração. A introdução bem-sucedida de tecido novato e metabolicamente desfavorecido neste cenário estratégico exigiria certas considerações de sua parte. Estimulação extra, fator de crescimento, ou a oxigenação pode ser apenas o necessário para garantir a evolução produtiva de uma nova estrutura.

Outra mensagem final do artigo sugere que algum nível de paciência editorial deve ter sido concedido para os muitos erros gramaticais óbvios e fraquezas fraseológicas francas compreensivelmente introduzidas pela autoria chinesa. É um pequeno preço a pagar, talvez, por nossa colaboração mútua. É encorajador que os jornais ocidentais dêem as boas-vindas à publicação contínua dos avanços chineses em campos como o processamento de grafeno, juntamente com os esforços dos autores para torná-lo compreensível para nós.

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