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石墨烯纳米颗粒对神经元的影响

有效,特定,且具有可逆且无害的作用:完美的生物材料的标识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-的里雅斯特国际高级学院,加泰罗尼亚纳米科学研究所和在欧洲石墨烯旗舰项目的框架内,巴塞罗那的纳米技术(ICN2)和曼彻斯特大学的国家石墨烯研究所。这种纳米材料已显示出以非常特定的方式与脊椎动物神经系统功能相互作用的能力,从而中断了导致焦虑相关行为的病理过程的建立。

SISSA研究小组负责人劳拉·巴拉里尼(Laura Ballerini)表示:“以前我们已经证明,当石墨烯薄片被递送到神经元时,它们会通过暂时阻止谷氨酸从突触前末端释放而自发地干扰兴奋性突触。”功能失调的突触可塑性并恢复了大鼠的长期焦虑行为,最近发表于《生物材料》(Biomaterials),由奥黛丽·弗朗西斯·比亚乔尼(Audrey Franceschi Biagioni),贾达·塞洛特(Giada Cellot),艾丽莎·帕蒂(Elisa Pati),诺伊斯·洛萨诺(Neus Lozano),贝伦·巴莱斯特罗斯,拉斐尔·卡萨尼(Raffaele Casani),诺贝托·塞恩·科英布拉(Kofasta Kostarelos)合着。

“我们研究了这种突触活性的降低是否足以改变相关的行为,特别是由于兴奋性突触的瞬时性和局部性过度功能而引起的病理性行为”。这种方法将通过使用所谓的精确药物疗法加强突触的选择性和瞬时靶向策略,以防止脑部疾病的发展。

为了验证这一假设,研究小组将重点放在创伤后应激障碍(PTSD)上,并在体内和体外两个阶段进行了实验。

SISSA的奥黛丽·弗朗西斯·比亚乔尼(Audrey Franceschi Biagioni)解释说:“我们通过暴露于猫的气味来分析捕食者的存在引起的大鼠防御行为,从而引起厌恶记忆。”“如果暴露在捕食者的气味下,老鼠会产生防御反应,并逐渐消退,这种记忆在记忆中有很好的烙印,以至于即使六天后将动物放在相同的环境中,动物也会记住这种气味。捕食者具有相同的保护行为,这是一个众所周知的综合模型,我们用它来重现压力行为。

劳拉·巴拉里尼(Laura Ballerini)补充说:“我们假设,当与记忆有关的可塑性得到巩固时,可以将显示出暂时抑制兴奋性突触(而不会引起炎症,对神经元的损害或其他副作用)的石墨烯薄片注射到杏仁核外侧。它能有效地抑制兴奋性突触,应抑制可塑性并降低与焦虑有关的反应。这就是发生的情况:用石墨烯薄片给药的动物在六天后“忘记”了与焦虑有关的反应,从而挽救了其行为。”

研究的第二部分是在体外进行的。SISSA的研究人员,研究的第一作者Giada Cellot和Audrey Franceschi Biagioni一起解释说:“在体内,我们只能观察到行为变化,而无法评估石墨烯薄片对突触的影响。”“体外实验允许在简化模型上进行研究,以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,发生压力反应的大脑区域获得的神经元培养物,观察到纳米材料的作用对兴奋性突触具有特异性,短时间暴露于石墨烯薄片可能会阻止突触的病理可塑性”。

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