カーボンナノチューブは、支持体表面に直接成長し、海馬ニューロンネットワークにおけるニューロン活動を改善する。

Carbon Nanotubes, Directly Grown on Supporting Surfaces, Improve Neuronal Activity in Hippocampal Neuronal Networks.

• Ilaria Rago
• Rossana Rauti
• Manuela Bevilacqua
• Ivo Calaresu
• Alessandro Pozzato
• Matteo Cibinel
• Matteo Dalmiglio
• Claudio Tavagnacco
• Andrea Goldoni
• Denis Scaini

抄録

カーボンナノチューブ（CNT）で修飾された表面は、その生体適合性と、その上で培養されたニューロン細胞の電気的活性を高める能力を明確に示している。この効果の理由はまだ議論の余地があります。しかし、これらのとろみのあるナノ構造と細胞との間の膜レベルでの親密な接触が、そのユニークな電気的特性と相まって、重要な役割を果たしていると考えられています。細胞の挙動を調節するCNTの効果を利用した既存の文献はすべて、ドロップキャストや機械的な巻き込みを介して支持体表面に堆積した高純度多壁カーボンナノチューブ（MWNT）上で培養した細胞培養を扱っています。本研究では、化学気相成長法（CVD）を用いてシリコン支持体表面に直接成長させたCNTにも同様の効果があることを初めて明らかにした。CVD CNTの絨毯の上に成長した初代ニューロン細胞は、健康で機能的なネットワークを形成していることが示されています。結果として得られたニューロンネットワークは、対照ガラス表面上に発達した同様のネットワークと比較して、電気的活性の増加を示しています。ここで紹介するCVDベースの合成プロセスの低コストと高い汎用性は、任意の形状のCNTのパターンを支持基板上に作成する可能性と相まって、ブレイン・マシン・インターフェースや神経人工装具の新しい機会を切り開くものである。

Carbon nanotube (CNT)-modified surfaces unequivocally demonstrate their biocompatibility and ability to boost the electrical activity of neuronal cells cultured on them. Reasons for this effect are still under debate. However, the intimate contact at the membrane level between these thready nanostructures and cells, in combination with their unique electrical properties, seems to play an important role. The entire existing literature exploiting the effect of CNTs on modulating cellular behavior deals with cell cultures grown on purified multiwalled carbon nanotubes (MWNTs) deposited on a supporting surface via drop-casting or mechanical entrapment. Here, for the first time, it is demonstrated that CNTs directly grown on a supporting silicon surface by a chemical vapor deposition (CVD)-assisted technique have the same effect. It is shown that primary neuronal cells developed above a carpet of CVD CNTs form a healthy and functional network. The resulting neuronal network shows increased electrical activity when compared to a similar network developed on a control glass surface. The low cost and high versatility of the here presented CVD-based synthesis process, together with the possibility to create on supporting substrate patterns of any arbitrary shape of CNTs, open up new opportunities for brain-machine interfaces or neuroprosthetic devices.

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