研究人员开发出一种创新方法，利用石墨烯（一种单原子厚度的碳材料）刺激和成熟人类脑类器官。这项发表在《自然通讯》上的研究介绍了"石墨烯介导光学刺激"（GraMOS）技术，这是种安全、非基因、生物相容且无损伤的神经活动调控方法，可实现数天至数周的持续影响。
加利福尼亚大学圣地亚哥分校桑福德干细胞研究所集成空间干细胞轨道研究中心主任阿莱森·穆特里教授指出："这是脑部研究的变革性突破。我们现在可以加速脑类器官成熟而不改变其基因编码，为疾病研究、脑机接口和其他生物技术融合系统开辟新可能。"
类器官研究突破性进展
传统脑类器官培养存在发育周期长的局限，限制了对阿尔茨海默症等晚发性疾病的研究。此前的刺激方法要么需要基因改造（光遗传学），要么使用可能损伤神经的直接电流刺激。GraMOS技术通过石墨烯的光电特性将光转化为温和电刺激，促使神经元建立连接并加速发育。
关键研究成果显示：
- 加速发育：持续使用GraMOS可使类器官形成更强神经连接、更有序的网络结构和更成熟的神经通讯功能，包括阿尔茨海默症患者来源的模型
- 生物安全性：长期实验中石墨烯未对神经元或类器官结构造成损伤
- 疾病建模增强：早期阿尔茨海默症类器官在刺激下展现出独特的网络连接性和兴奋性差异
- 机器人整合：通过闭环系统将类器官与机器人连接，实现50毫秒内的视觉响应转向
神经可塑性赋能AI应用
石墨烯接口赋予类器官环境响应能力，其获得的神经可塑性为人工智能应用带来突破：通过模拟真实大脑环境输入，提升AI系统解决复杂问题的适应性和容错能力。研究团队已实现类器官与机器人传感器系统的实时交互，当检测障碍物时，系统通过刺激类器官触发转向指令。
"我们的技术填补了类器官研究的关键空白。"Nanotools Bioscience首席科学家亚历克斯·萨文科表示："这种可重复的神经激活方式将变革基础神经科学研究和转化医学研究。"
研究团队由加利福尼亚大学圣地亚哥分校、NeurANO Bioscience和Nanotools Bioscience组成。研究获得美国国立卫生研究院、国防部等多个机构资助，并涉及波兰科学院、萨尔克生物研究所等跨国合作。该技术未来可能推动神经退行性疾病治疗研究、新型组织工程及类脑计算系统的发展。
【全文结束】
