(Phys.org) —Les mousses de graphène existent maintenant depuis quelques années. Leur application généralisée dans tous les domaines, de l'électronique et du stockage d'énergie aux substituts de l'hélium dans les ballons, est encore très attendue. Des chercheurs de l'Académie chinoise des sciences de Suzhou, et Pékin, ont maintenant montré que les mousses de graphène peuvent également être utilisées pour fabriquer des échafaudages conducteurs pour les cellules souches neurales. Leur papier ouvert, publié hier dans Nature's Rapports scientifiques , suggère de nouvelles approches pour l'ingénierie des tissus neuronaux, et éventuellement pour l'interfaçage avec des prothèses neurales.

Il a déjà été rapporté que les feuilles de graphène soutiennent la croissance et la différenciation des cellules souches neurales humaines (NSC) de la même manière que d'autres substrats courants comme le verre ou le polymère PDMS. Des chercheurs chinois ont fait un travail de pionnier dans la synthèse de mousses de graphène selon des normes rigoureuses de pureté et d'uniformité. Lorsqu'il est recouvert de laminine ou d'autres protéines matricielles, ces mousses pourraient potentiellement servir non seulement de logement neuronal compatible mais aussi de moyen de contrôler électriquement les locataires.

Pour sonder les caractéristiques électriques de la mousse, les chercheurs ont utilisé la voltamétrie cyclique, une technique courante souvent utilisée en électrochimie de base. Leurs résultats ont indiqué que les cellules pouvaient être stimulées en toute sécurité via une injection de charge capacitive dans la plage de fenêtre potentielle de -0,2 à + 0,8 V, similaire à nouveau aux résultats d'études sur film de graphène 2D. Ils ont en outre noté que l'architecture en mousse 3D offre une injection de charge plus efficace et une capacité de stimulation potentiellement plus spécifique.

Il est ici instructif de noter que notre douloureuse histoire collective avec la fibre d'amiante nous a montré que la géométrie peut faire autant le poison que n'importe quel effet chimique. Ce n'est pas seulement l'aspect de la fibre d'amiante, mais son échelle incommode qui rend sa présence si insidieuse dans le poumon. De même, les chercheurs ne s'attendaient pas à simplement jeter quelques neurones sur une structure aléatoire et à s'attendre à ce que les barreaux de l'échelle soient idéalement espacés. En effet, les images fournies par les auteurs montrent les NSC ensemencés accrochés à la structure du graphène comme des astronautes spatiaux chalutant le long d'une station spatiale - mais d'une manière ou d'une autre, ils ont non seulement survécu, mais semblait prospérer.

Les mousses de graphène ont été synthétisées par dépôt chimique en phase vapeur à l'aide d'un modèle de mousse Ni. L'observation au microscope électronique à balayage a montré une structure poreuse, qui a été déterminé à une moyenne de 100-300um tandis que la largeur du squelette de graphène était d'environ 100-200um. La chimie de surface des mousses de graphène a été caractérisée par spectroscopie photoélectronique aux rayons X (XPS). Le critère utilisé pour jauger l'inertie de la surface était la présence d'un grand pic correspondant aux anneaux non oxygénés et de petits pics pour les liaisons C-O.

Cytotoxicité, évalué par coloration Calcein-AM et EthD-I, ont montré que 90 % des cellules étaient viables à 5 jours d'expiration. La prolifération des CNS a été mesurée à partir de l'expression de la protéine Ki-67, un marqueur de prolifération cellulaire absent pendant l'interphase, et a été initialement exprimé dans 80 % des cellules. Après 5 jours, les cellules présentaient une forme cellulaire allongée avec une excroissance des neurites, et a recouvert toute la surface de la mousse jusqu'à la confluence. Neurones Tuj-1-positifs, oligodendrocytes O4-positifs, et les astrocytes positifs pour la GFAP ont tous été observés en abondance saine.

Le scénario clinique à plus long terme pour ce type d'études est toujours en cours. En l'absence de vascularisation, les neurones ne peuvent que supporter d'avoir autant de voisins à proximité, et reçoivent toujours une alimentation adéquate par diffusion. Le concept traditionnel d'utilisation de matrices dégradables qui seraient plus tard implantées dans le cortex n'a pas encore été réalisé. Les incitations chimiques à s'intégrer au champ neuritique local et à la vascularisation commencent tout juste à être explorées pour ce type d'études d'explants. Des matrices permanentes avec des surfaces fonctionnalisées qui seraient également adressables électriquement seraient un ajout bienvenu à cette boîte à outils.

La vraie matière grise corticale est une jungle où la compétition incessante pour chaque nanomètre cube d'espace n'est pas seulement un jeu de survie, c'est l'élément vital de chaque pensée et mémoire. Si vous imaginiez des lutteurs dans un match en cage d'acier, emballé jusqu'à la garde, tu ne serais pas trop loin. Chaque pointe électromécanique, chaque mini-potentiel produit dans une dendrite, est un souffle. Un petit supplément de puissance à l'inspiration à exercer sur les concurrents tenus en prise de mort mutuelle, seulement pour le resserrer à nouveau après chaque expiration. L'introduction réussie de tissus novices et métaboliquement défavorisés dans ce paysage stratégique nécessiterait certaines considérations de sa part. Stimulation supplémentaire, facteur de croissance, ou l'oxygénation pourrait être juste ce qu'il faut pour assurer l'évolution productive d'une nouvelle structure.

Un autre dernier message à retenir de l'article suggère qu'un certain niveau de patience éditoriale doit avoir été accordé pour les nombreux faux pas grammaticaux évidents et les faiblesses phraséologiques pures et simples introduites de manière compréhensible par la paternité chinoise. C'est peut-être un petit prix à payer pour notre collaboration mutuelle. Il est encourageant que les revues occidentales accueillent favorablement la publication continue des avancées chinoises dans des domaines tels que le traitement du graphène, ainsi que les efforts déployés par les auteurs pour nous le rendre compréhensible.

© 2013 Phys.org