近日由中国、意大利、美国学者组成的一个国际研究团队研发出一种三维石墨烯-碳纳米管复合网络支架。这种生物支架能很好地模拟大脑皮层结构，未来，研究者们不仅能借助支架清晰、直观地看到脑部疾病的发展过程，还有望将其植入大脑，用于阿尔茨海默症等多种神经退行性疾病的治疗。

基于石墨烯和碳纳米管的生物材料具有优异的生物相容性、突出的导电性以及良好的可操作性和机械稳定性，在神经电级、组织工程和再生医学等领域获得了较广泛的应用。碳纳米管的一维独特结构使其能够与细胞形成紧密联系从而促进神经电信号传导；三维石墨烯具有优异的三维可操作性，可为细胞的生命活动提供良好的三维微环境。

碳神经支架是什么

碳神经支架是一种基于石墨烯、碳纳米管等新型超微碳材料的生物支架。它通过模拟体内复杂的微环境，构建神经干细胞和原代神经元的生长环境。科研人员发现，相比在二维的培养皿中观察、培养神经细胞，三维支架更接近脑部实际环境，神经干细胞的增殖和定向分化效率也大大提高。

此次研究中，合作组成员用石墨烯模拟大脑内部四通八达的三维框架，用更微小的碳纳米管模拟神经元细胞，成功构建出“互联互通”的三维复合碳神经支架。利用这种支架培养原代大脑皮层神经元，能更好地模拟大脑皮层的复杂性。研究者将脑胶质瘤细胞“种植”在构建的大脑皮层模型中，结合先进的成像和分析技术，就能清晰看到肿瘤细胞的发展进程。此外，研究者还构建了药物治疗模型，利用三维支架观察不同抗癌药物对肿瘤的实际抑制效果。

碳神经支架有望治疗多种疾病

“新支架不仅能用于药物的筛选，未来还可能被移植进人体，用于阿尔茨海默症、帕金森综合征等疾病的治疗。”参与此项研究的中科院纳米-生物界面重点实验室研究员程国胜说，针对多种神经退行性疾病的治疗，医学界已经提出移植神经干细胞的构想。三维碳神经支架将是很好的载体，它能帮助医生将神经干细胞精准放置到病变地点，并帮助其增殖、分化，以实现治疗的目的。

碳纳米管在石墨烯表面的原位生长，使得复合支架具有优异的导电性和机械稳定性，实现了碳纳米管和石墨烯的三维几何，机械和电学互联互通。利用这种复合支架培养原代大脑皮层神经元，其能更好地模拟大脑皮层的复杂性。将脑胶质瘤细胞种植在构建的大脑皮层模型中，利用先进的成像和分析技术，系统研究了单胶质瘤细胞在三维空间上的速度分步，成功构建了脑胶质瘤的运动模型。对于新型药物的筛选以及进一步的精准医疗具有重要意义。