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Nat Nanotech:突破!华人科学家开发出微小光驱动纳米线调控神经活性!

来源:本站原创 2018-03-03 22:29

2018年3月3日讯 /生物谷BIOON /——人类的大脑在很大程度上还是一个黑箱子:快速移动的电信号如何转变为思想、行为以及疾病仍然是未解之谜。但是它是通过电信号完成的,因此就可以被侵入——问题在于找到一种精准、容易操作的方式操纵神经元之间的电信号。


图片来源:Nature Nanotechnology

一项来自芝加哥大学的研究展示了如何使用一种小的、光供能的纳米线来提供这些电信号。这项研究于近日发表在《Nature Nanotechnology》上,为揭示、甚至某天治疗脑部疾病提供了新方法。

10年前,科学界就存在一种关于最近发现的叫做光遗传学的技术的猜想,这项技术可以用光操纵神经元活动。问题在于这不得不通过遗传学完成:需要给靶细胞插入一个基因使它对光产生响应。科学家们也提出了一些操纵神经元的其他方式,但是都不完美。

由Bozhi Tian副教授带领的一个团队制备了一种超小的纳米线,这种线过去用在太阳能电池中。这些线非常细,只有一张纸的数百分之一,因此它们与它们试图联系的细胞在一个尺度。

这些纳米线使用两种硅在光照下产生电流。而镀在表面的金作为一种促进反应的催化剂。

“当这些线接受光照时,细胞内外的电势差会降低。这就降低了神经元产生电信号并传播给相邻细胞的能量差。”Tian说道。

研究团队在实验室培养的大鼠神经元上测试了这种方法,他们发现他们确实可以促使神经元启动电信号。

“好消息是金和硅都是生物相容性材料。”研究第一作者Ramya Parameswaran博士生说道。“同时,它们被注射到体内后,这个大小的结构可以在数月内自然降解。”

“这项研究很基础,但是很有前景。”Tian说道。他们下一步的计划是在动物体内测试这个系统,这可能帮助研究人员进一步明白这些电信号如何在大脑中工作,并帮助解决帕金森等一系列神经疾病。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

Bozhi Tian et al.Photoelectrochemical modulation of neuronal activity with free-standing coaxial silicon nanowires.Nature Nanotechnology (2018) doi:10.1038/s41565-017-0041-7

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