ساخت و مشخصه‏یابی فوم گرافینی و استفاده از آن برای تحریک الکتریکی سلول‌های بنیادی عصبی انسان

Abstract

هدف: در این پژوهش از بستر زیست‌سازگار فوم گرافینی سه‌بعدی جهت کشت سلول‌های بنیادی عصبی انسان استفاده شده است. مواد و روش­ها: فوم‌ گرافینی برای اولین بار توسط ته‌ نشینی صفحه‌های اکسید گرافینی بر روی زیر لایه‌ای از جنس پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)تحت اشعه‌ی فرابنفش و دمای 80 درجه سانتی‌گراد ساخته‌ شده‌ است و روش ساخت صفحه­های اکسید گرافنی روش بهبود یافته هامرز است. نتایج: با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی ضخامت فوم‌های ساخته ‌شده در حدود 10 تا 50 میکرومتر اندازه‌گیری شد که در هر میکرومتر از آن‌ها حدود 10 لایه‌ی اکسید گرافینی وجود دارد. همچنین میکروسکوپ نیروی اتمی وجود گرافین تک لایه‌ با ضخامت 4/1 نانومتر را در محلول اکسید گرافین نشان می‌دهد. طیف‌ سنجی فوتو الکترون پرتوی ایکس احیای جزئی فوم اکسید گرافینی را طی مراحل ساخت تایید می‌کند. طیف ‌سنجی رامان نیز وجود صفحه‌های اکسید گرافینی چند لایه را در ساختار فوم نشان می‌دهد. با استفاده از آزمون کششی، مدول یانگ این فوم‌ها در بهترین حالت حدود GPa7/1 به‏دست آمد. علاوه بر این، مقاومت سطحی الکتریکی فوم‌ها با استفاده از روش پروب چهار نقطه‌ای در حدود 17-24 Ω/sq اندازه‌گیری شد. نتیجه­گیری: با توجه به‏روش پروب چهار نقطه­ای مشخص شد این مقاومت الکتریکی برای فراهم کردن جریان الکتریکی در حدود mA20 تحت ولتاژهایی پایین‌تر از V5/0 به‌منظور تحریک الکتریکی سلول‌های بنیادی عصبی و تمایز آن‌ها به‏سمت نورون‌ها (به نسبت سلول­های گلیال) مناسب است. تست زاویه‌ی تماس نیز نشان داد که سطح مقطع فوم اکسید گرافینی پیچانده شده خاصیت فرا آبدوستی دارد که به القای تکثیر و تمایز موثر سلول‌های بنیادی عصبی در سرتاسر تخلخل و سطوح داربست کمک می‌کند. تصاویر فلورسانس نیز نشان دادند تحریک الکتریکی سلول‌های بنیادی عصبی منجر به رشد کواکسیال-شکل تارهای عصبی در جهتی مشخص و القای تمایز آن‌ها به‏سمت نورون‌ها شده است. این نتایج فوم گرافینی را به‌عنوان داربستی رسانا و منعطف برای بازتولید سیستم­های عصبی و مهندسی بافت پیشنهاد می­دهد.