石墨烯纳米粒子及其对神经元的影响

有效、具体、具有可逆和无害的作用：完美生物材料的特性似乎与石墨烯薄片相对应，这是 SISSA 进行的一项新研究的主题——的里雅斯特高级研究学院、加泰罗尼亚纳米科学研究所和巴塞罗那纳米技术 (ICN2) 和曼彻斯特大学国家石墨烯研究所，作为欧洲石墨烯旗舰项目的一部分。这种纳米材料已经证明能够以非常特殊的方式与脊椎动物神经系统的功能相互作用，从而中断导致焦虑相关行为的病理过程的建立。

“我们之前表明，当石墨烯薄片被输送到神经元时，它们会通过暂时阻止突触前末梢释放谷氨酸盐来自发地干扰兴奋性突触，” SISSA 的 Laura Ballerini 说，他是该研究小组的负责人。杏仁核功能失调的突触可塑性和恢复大鼠长期持久的焦虑行为，”最近发表在《生物材料》上。

研究人员调查了突触活动的这种减少是否足以改变相关行为，特别是由于兴奋性突触的短暂和局部功能亢进而发展起来的病理性行为。这种方法将加强突触的选择性和瞬时靶向策略，以通过使用所谓的精确药物治疗来防止大脑病变的发展。

为了验证这一假设，该团队专注于创伤后应激障碍(PTSD)，并分体内和体外两个阶段进行了实验。

该研究的第一作者、SISSA 的 Audrey Franceschi Biagioni 解释说：“我们分析了由于捕食者的存在而引起的老鼠的防御行为，利用暴露于猫的气味来诱导厌恶记忆。” “如果暴露在捕食者的气味中，老鼠会产生防御反应，躲起来，这种经历在记忆中留下了深刻的印记，即使六天后将动物置于相同的环境中，动物也会记住这种气味捕食者，并采取相同的保护行为。这是一个众所周知的综合模型，我们用来重现压力行为。

Laura Ballerini 补充说：“我们假设，当与记忆相关的可塑性得到巩固时，我们展示的石墨烯薄片可以暂时抑制兴奋性突触(不会引起炎症、神经元损伤或其他副作用)，可以注入杏仁核外侧。如果纳米材料在阻断兴奋性突触方面是有效的，它应该抑制可塑性并减少与焦虑相关的反应。这就是发生的事情：服用石墨烯薄片的动物在六天后“忘记”了与焦虑相关的反应，从而挽救了它们的行为。 ”

研究的第二部分是在体外进行的。“在体内，我们只能观察到行为变化，无法评估石墨烯薄片对突触的影响，”SISSA 研究员、该研究的第一作者 Giada Cellot 与 Audrey Franceschi Biagioi 解释说。“体外实验允许在一个简化的模型上工作，以深入了解石墨烯薄片与神经元相互作用的机制。我们使用了从杏仁核中获得的神经元培养物，杏仁核是发生压力反应的大脑区域，我们观察到纳米材料对兴奋性突触的影响是特异性的，短时间接触石墨烯薄片可以防止突触的病理可塑性。”

由于这些发现，石墨烯薄片已显示出其作为纳米工具(由纳米材料组成的生物医学工具)的潜力，可以以特定和可逆的方式作用于突触活动以中断病理过程，因此它们也可用于运输药物或其他在精准医疗领域的应用。

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