柴人杰教授团队在生物材料促进新生神经元成熟的电生理机制研究方面取得重要进展

时间:2022-09-07浏览:10

2022831日,东南大学首席教授柴人杰团队在国际著名期刊Journal of nanobiotechnology (IF=9.429)上在线发表了题为“Two-dimensional Ti3C2Tx MXene promotes electrophysiological maturation of neural circuits”的研究论文,在本研究中,研究人员使用制备的Ti3C2Tx MXene薄膜培养神经干细胞(NSCs),分析了Ti3C2Tx MXeneNSC来源的神经元的离子通道以及它们之间形成的突触的影响,由此扩大了对Ti3C2Tx MXene促进神经元和神经回路成熟的电生理机制的认识。柴人杰教授课题组硕士生李益歌、博士生胡扬楠为本论文共同第一作者,柴人杰教授为本论文最后通讯作者。论文链接:https://jnanobiotechnology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12951-022-01590-8

 

神经干细胞(NSCs)是一类具有自我更新能力和多分化潜能的干细胞,它们起源于神经系统并在神经发生过程中有着至关重要的作用。随着生物科学的最新进展,NSCs移植在治疗神经退行性疾病方面显示出巨大的潜力。然而,低存活率、低分化率、不可控的分化和缺乏功能整合是目前NSCs临床应用的面临的主要问题,因此如何有效操控干细胞的分化行为成为了最关键的科学问题之一。组织工程为调控干细胞的分化行为提供了一条新的途径,通过模仿天然的细胞外基质重建干细胞微环境,不仅为干细胞提供物理上的机械支撑,还能够指导干细胞的黏附、增殖、分化等行为以及携带活性生物分子。同时,由于神经元具有生物电特性,导电的组织工程材料在装载和调控NSCs方面具有更明显的优势,也为干细胞移植的临床转化提供了新的思路。

Ti3C2Tx MXene优异的电学和表面功能特性使其在神经组织工程中具有潜在的重要应用,它可以支持NSCs的黏附、生长、发育和突触的形成,同时提高分化率并促进轴突生长。然而,目前还不清楚Ti3C2Tx MXene与离子通道的相互作用以及如何影响神经元的电生理特性。

在本研究中,该团队主要通过全细胞膜片钳记录,研究了Ti3C2Tx MXeneNSC来源的神经元的直接作用及其对神经网络形成和功能的影响。该团队的研究结果表明,二维Ti3C2Tx MXene从形态、生理和功能上为干细胞治疗和神经组织工程中的导电神经界面或支架提供了一个新的、有前途的方向。