开发纳米结构电极界面以引导神经球中的神经发生

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Development of Nanostructured Electrode Interfaces to Direct Neurogenesis in Neurospheres

神经退行性疾病中神经干细胞（NSCs）的再生治疗受迁移、分化和整合调控难题限制。本研究通过双相电刺激（E-stim）探究电压对海马体前体细胞（AHPCs）的影响，发现20mV刺激显著促进神经元分化（TuJ1表达↑），而40mV无效甚至抑制神经发生，未刺激时MAP2ab表达较高。纳米图案化金电极表面少突胶质细胞（RIP↑）和低星形胶质细胞（GFAP↓）分化特征明显。验证了电刺激协同金电极微纳结构的神经再生调控潜力。

　　

神经退行性疾病，包括痴呆和运动障碍，其特征是神经元不可逆地丧失，这由神经元退化、神经发生减少以及慢性神经炎症引起，最终导致认知和功能衰退。神经干细胞（NSCs）因具有自我更新能力、可分化为多种神经细胞类型以及分泌神经保护因子而成为再生治疗的潜在候选者。然而，其临床应用受到控制细胞迁移、分化及整合到神经回路中的挑战的限制。电刺激（E-stim）作为一种有前景的方法，能够以电压依赖的方式促进神经干细胞的行为，包括迁移、分化和存活。本研究探讨了双相电刺激对培养在芯片中的成年海马前体细胞（AHPCs，以神经球形式存在）的影响。这些细胞在20 mV或40 mV的电压下（频率1 Hz，每天10分钟）进行电刺激，持续5天体外实验。结果显示所有电极上的细胞存活率均超过98%。20 mV的电刺激显著促进了神经元分化，表现为TuJ1表达增加；而40 mV的电压则没有这种效果，有时甚至抑制了神经发生。在未受刺激的情况下，成熟神经元标志物MAP2ab的表达更为明显。少突胶质细胞标志物RIP在未受刺激的纳米图案化表面上表达最高，而星形胶质细胞标志物GFAP在所有条件下的表达都较低。这些发现支持将金基底材料与电刺激结合使用作为神经再生的有效策略。