基于电磁感应产生的无线电信号加快神经干细胞向神经元分化的方法技术

本发明专利技术公开了基于电磁感应产生的无线电信号加快神经干细胞向神经元分化的方法。通过CVD沉积在镍片上制备石墨烯

【技术实现步骤摘要】
基于电磁感应产生的无线电信号加快神经干细胞向神经元分化的方法


[0001]本专利技术涉及生物医学工程
，具体涉及基于电磁感应产生的无线电信号加快神经干细胞向神经元分化的方法。

技术介绍

[0002]神经退行性疾病包括帕金森症(Parkinson
’
s disease,PD)、阿尔兹海默症(Alzheimer
’
s disease,AD)、亨廷顿病(Huntington
’
s disease,HD)及脊髓损伤等已经严重威胁了人类的健康及生活质量。不同类型的神经退行性疾病的病变部位和病因各不相同，但神经细胞的丢失是其共同特性。由于神经元损伤的不可逆和神经元的不可再生，药物只能缓解病症，无法阻止病情的进展，且某些药物副作用大，价格昂贵。因此，获得有功能的神经细胞取代受损细胞成为治疗神经退行性疾病的突破口。
[0003]神经干细胞具有自我更新和定向分化的能力，能在植入部位产生分化并产生具有局部特异性的神经细胞，越来越多的证据表明进行有效的细胞移植是修复中枢神经系统损伤的重要治疗方法。神经干细胞不仅可以分化为神经元，也可以分化为星形胶质细胞、少突胶质细胞等。但是大量文章表明，移植至损伤部位的神经干细胞自主分化为神经元的数量极少，且细胞的不定向游走也大大降低了神经损伤的修复效果。因此，急需一种生物相容性良好的支架材料用于固定移植的神经干细胞，同时加快其向神经元定向分化的速度和提高神经元数量。由于神经元的电活动性，导电生物材料协同电刺激作为干细胞神经分化的手段，逐渐受到了人们广泛的重视。电刺激具有低损伤、操作简便和可控的优势。为实现电刺激，研究人员一般选择导电衬底进行干细胞培养，使用导线连接进行脉冲电刺激。然而，外接导线引入的电信号不适用于临床，会对患者造成不便或二次损伤，如何实现原位无导线的电信号输入成为需要解决的瓶颈问题。并且现有技术诱导神经干细胞的分化速度较慢，并且操作复杂、价格昂贵，不利于临床治疗。因此，迫切需要建立一种简单、快捷、高效的诱导神经干细胞神经分化的方法。

技术实现思路

[0004]针对上述问题及需求，本专利技术的目的是提供基于电磁感应产生的无线电信号加快神经干细胞向神经元分化的方法。本专利技术的制备方法简单高效，能够实现石墨烯纳米材料平整均匀，在接种细胞过程中不易碎，并且石墨烯纳米材料具有良好的生物相容性，利于神经干细胞的接种和后续的培养。所制备的基底导电性良好，并且厚度均匀、大小可控，在无外接导线的条件下，可利用电磁感应原理将神经干细胞接种在处于旋转磁场中的石墨烯纳米材料基底上，在固定旋转磁场频率的前提下，神经干细胞便可在石墨烯薄膜介导、电磁感应诱导产生的固定大小的感应电流或感应电动势的作用下，进行神经分化。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术的第一方面，提供一种石墨烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将甲烷，氢气和氩气通过CVD方法在基底上制备纳米级石墨烯层，得到纳米级石墨烯
‑
基底；
[0008](2)在步骤(1)得到的纳米级石墨烯
‑
基底上滴加PDMS，旋涂均匀后进行反应，得到PDMS
‑
纳米级石墨烯
‑
基底；
[0009](3)将步骤(2)得到的PDMS
‑
纳米级石墨烯
‑
基底进行刻蚀除去基底，清洗、干燥后得到PDMS
‑
纳米级石墨烯，即为石墨烯薄膜。
[0010]优选的，步骤(1)中，所述基底为镍片；所述纳米级石墨烯的厚度为10
‑
100nm。
[0011]优选的，步骤(2)中，反应的温度为60～80℃，时间为3
‑
24h。
[0012]优选的，步骤(3)中，所述刻蚀为将PDMS
‑
纳米级石墨烯
‑
基底放入六水合三氯化铁
‑
稀盐酸的混合溶液中，在室温下浸泡24
‑
72h。
[0013]更为优选的，所述六水合三氯化铁
‑
稀盐酸的混合溶液是将浓度为0.1
‑
0.25mol/L的盐酸溶液加入到六水合三氯化铁溶液中制备得到的。
[0014]本专利技术的第二方面，提供上述制备方法制备得到的石墨烯薄膜。
[0015]本专利技术的第三方面，提供石墨烯薄膜在如下1)
‑
5)至少一项中的应用：
[0016]1)干细胞增殖、并维持干细胞干性；
[0017]2)干细胞的体外扩增；
[0018]3)制备维持干细胞干性、促进干细胞分化的培养体系；
[0019]4)加速干细胞的神经分化；
[0020]5)提高干细胞向神经元分化的比例。
[0021]本专利技术的第四方面，提供一种电磁感应诱导装置，包括永磁铁以及与永磁铁连接的旋转杆；所述旋转杆一端穿过固定器的底面；所述固定器内设有转动电机；所述旋转杆的一端与永磁铁活动连接，另一端与转动电机连接；所述固定器与支撑架连接。
[0022]本专利技术的第五方面，提供电磁感应诱导装置在诱导干细胞神经分化中的应用。
[0023]本专利技术的第六方面，提供基于电磁感应产生的无线电信号加快神经干细胞向神经元分化的方法，包括以下步骤：
[0024](1)将层粘连蛋白包被于石墨烯薄膜上，然后接种上神经干细胞，再加入神经分化培养液，得到培养体系；
[0025](2)将培养体系置于电磁感应诱导装置中，通过永磁铁产生的电磁感应诱导神经干细胞进行神经分化。
[0026]优选的，所述培养体系位于永磁铁的正下方。
[0027]优选的，所述永磁铁位于干细胞上方2
‑
10cm。
[0028]优选的，所述永磁铁的磁场强度为0.1
‑
1特斯拉。
[0029]优选的，所述永磁铁的旋转速度为100
‑
1000转/分。
[0030]优选的，所述永磁铁产生的感应电流为0.1
‑
100微安；感应电动势为0.1
‑
10mV。
[0031]本专利技术的有益效果：
[0032](1)本专利技术制备石墨烯薄膜的方法简单高效，可大量生产；本专利技术制备的石墨烯薄膜具有良好的生物相容性，结构稳定，粘附细胞能力强，具有优异的促进神经干细胞贴壁的能力，可以调控神经干细胞的增殖和分化，适用体外培养干细胞；厚度均匀可控，具有良好的生物相容性，可以直接用于干细胞培养；作为导体，具有良好的电磁感应效率，能够在旋
转磁场下产生无线电信号，该电信号可用于诱导神经干细胞的神经分化。
[0033](2)本专利技术诱导神经干细胞的方法操作简单，诱导装置简单、成本低；本专利技术的诱导方法利用电磁感应诱导产生的固定大小的感应电流或感应电动势的作用下，进行神经分化；加速成体干细胞的神经分化；提高成体神经干细本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将甲烷、氢气和氩气通过CVD方法在基底上制备纳米级石墨烯层，得到纳米级石墨烯
‑
基底；(2)在步骤(1)得到的纳米级石墨烯
‑
基底上滴加PDMS，旋涂均匀后进行反应，得到PDMS
‑
纳米级石墨烯
‑
基底；(3)将步骤(2)得到的PDMS
‑
纳米级石墨烯
‑
基底进行刻蚀除去基底，清洗、干燥后得到PDMS
‑
纳米级石墨烯，即为石墨烯薄膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述基底为镍片；所述纳米级石墨烯的厚度为10
‑
100nm；优选的，步骤(2)中，反应的温度为60～80℃，时间为3
‑
24h；优选的，步骤(3)中，所述刻蚀为将PDMS
‑
纳米级石墨烯
‑
基底放入六水合三氯化铁
‑
稀盐酸的混合溶液中，在室温下浸泡24
‑
72h。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述六水合三氯化铁
‑
稀盐酸的混合溶液是将浓度为0.1
‑
0.25mol/L的盐酸溶液加入到六水合三氯化铁溶液中制备得到的。4.权利要求1～3任一项所述的制备方法制备得到的石墨烯薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙春辉，胡爽，刘宏，郭志杰，高浩洋，刘昭莹，常莉，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：