20、神经元与微纳结构电极相互作用及分析技术

神经元与微纳结构电极相互作用及分析技术

1. 促进神经元培养的材料与因素

在神经元培养中，多种材料和因素可促进神经元细胞的黏附与生长。
- 黏附促进肽 ：源自层粘连蛋白、包含Arg–Gly–Asp（RDG）序列的黏附促进肽，可用于有效培养神经元。
- 聚氨基酸 ：带正电荷的聚氨基酸，如聚鸟氨酸和聚赖氨酸，也能促进神经元细胞的黏附。
- 纳米结构材料 ：细胞会黏附在纳米结构材料的基底形貌上。碳纳米管（CNT）以及导电聚合物，如聚吡咯（PPy）和聚（3,4 - 乙撑二氧噻吩）（PEDOT），可增强神经元的接口性能。这些材料促进神经元黏附和增殖的能力与其类似细胞外基质（ECM）的纤维结构有关。

在神经电极接口方面，许多研究对平面电极上神经元与基底的距离进行了表征，旨在实现紧密连接以增强电耦合。然而，测量结果显示，细胞膜与基底之间的距离并不均匀。紧密间距（0 - 10 nm）的点与较大间距（数十至数百纳米）的区域交替出现，且紧密接触的频率通常与黏附蛋白的类型无关。总间隙宽度由黏附蛋白层的厚度和细胞成分（如糖萼）共同决定。糖萼可能通过空间位阻阻碍细胞膜与表面的更紧密接触，且这种位阻沿膜表面变化。因此，神经元与基底接口的特性难以精确预测，仅靠生化处理无法显著改善神经元/电极接口的电耦合。

2. 几何与化学线索的联合作用

微纳突起增强接口性能可能源于基底呈现的配体类型与细胞膜包裹纳米突起时所呈现的形状的结合。
- 特定肽的作用 ：在最初关于在蘑菇状或脊柱状突起基底上培养神经元的报告