Команда во главе с исследователями из Университета Карнеги-Меллон создали новую технологию, которая повышает способность ученых для взаимодействия с нервными клетками с помощью света. Цахи Коэн-Карни, доцент кафедры биомедицинской инженерии и материаловедения и инженерии, руководил командой, которая синтезирована трехмерная нечеткой графена на шаблоне нанопроволоки, чтобы создать превосходный материал для photothermally стимулируя клетки. СЗ-шаблонный трехмерного (3D) пушистый графена (НТ-3DFG) позволяет удаленным оптической стимуляцией, без генетической модификации и использует на порядки меньше энергии, чем имеющиеся материалы, предотвращая клеточный стресс.
Графен является обильное, дешевые, и биосовместимыми. Лаборатории Коэн-Карни работает с графеном в течение нескольких лет разрабатывают метод синтеза материала в 3D топологий, что он Меченый «нечеткой» графен. Рост двумерного (2D) чешуек графена вне плоскости структуры кремниевых нанопроволок, они смогли создать 3D-структура с широкополосного оптического поглощения и непревзойденную эффективность фототермический.
Эти свойства делают его идеальным для клеточной электрофизиологии модуляции с помощью света через эффект optocapacitive. Эффект optocapacitive изменяет емкость клеточной мембраны за счет быстро применяются световые импульсы. НТ-3DFG может быть легко изготовлен в виде суспензии, что позволяет изучение клеточной сигнализации внутри и между как в 2D, так и 3D клеточных систем, подобных человеческим клеточных органоидов.
Подобные системы не только важно для понимания того, как сигнал клетки и взаимодействуют друг с другом, но также имеют большой потенциал для развития новых терапевтических вмешательств. Исследование этих возможностей, однако, был ограничен риск клеточного стресса, что существующие оптические дистанционного управления технологии. Использование НТ-3DFG исключает этот риск, используя значительно меньше энергии, по шкале от 1-2 порядка меньше. Его биосовместимая поверхность легко модифицировать химически, что делает его универсальным для использования с различными типами клеток и среды. С помощью NT-3DFG, фототермическое возбуждение процедуры могут быть разработаны для мотора подбор индуцировать активацию мышц или могли бы направить развитие ткани в системе органоид.
«Это выдающаяся совместная работа экспертов из разных областей, в том числе нейробиологии посредством Питт и Чикагского университета, а также Фотоника и материаловедения через UNC и КМУ», — сказал Коэн-Карни. «Разработанная технология позволит нам взаимодействовать с искусственных тканей или с нервной или мышечной ткани в живом организме. Это позволит нам контролировать и влиять на функциональность ткани с помощью удаленного света с высокой точностью и низкой требуется энергии».
Дополнительные взносы в проект выступили Maysam Chamanzar, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники. Основной опыт его команды в фотонике и нейросетевые технологии участие в разработке столь необходимых инструментов, которые позволят как характеристика уникальных гибридных наноматериалов, а также в стимулировании клеток при оптическом учета их деятельности.
«Поглощение широкополосного эти 3D наноматериалов позволило нам использовать свет на длинах волн, которые могут проникать глубоко в ткани, чтобы дистанционно возбуждают нервные клетки. Этот метод может быть использован в весь спектр приложений, от проектирования неинвазивной терапии в фундаментальных научных исследованиях», — сказал Chamanzar.
Выводы группы имеют существенное значение как для нашего понимания взаимодействия клеток и развитие методов лечения, которые использовать потенциал собственных клеток человеческого организма. Наноструктуры, созданные с помощью NT-3DFG может оказать серьезное влияние на будущее человеческой биологии и медицины.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!