碳纤纳米管作为一种新兴纳米材料，因其独特的物理化学性质，在神经科学和生物医学领域展现出巨大潜力。近日，美国德克萨斯州科学家成功利用碳纤纳米管实现了向神经元传递电信号的突破，为神经电子接口和生物医学假肢设备的开发奠定了基础。
碳纤纳米管直径仅为人类头发的万分之一，具有极高的强度和优异的导电性能，其密度仅为钢铁的六分之一，但强度却超过钢铁百倍，导电性能甚至优于铜。这种材料不仅可替代传统半导体芯片，还被预测将在从微型电子设备到生物医学工程等多个领域发挥重要作用。
研究团队将多层单壁碳纳米管（SWNTs）薄膜铺设于透明塑料基底上，作为神经细胞的生长介质。实验中，科学家分别选用成神经细胞瘤细胞系和体外培养的大鼠神经元细胞，将其置于该纳米管薄膜上培养。通过显微电极记录单个细胞对电脉冲刺激的反应，首次实现了通过透明导电介质进行神经元电信号的传递。
实验结果显示，未经改良的碳纤纳米管薄膜不仅支持神经细胞的粘附和生长，其效果显著优于传统组织培养塑料和未处理的碳纤维材料。这一发现表明，碳纤纳米管具有良好的生物兼容性和电生理功能，适合作为神经电子接口的基础材料。
未来研究将聚焦于提升碳纤纳米管薄膜的生物兼容性及其电信号敏感性，探索其在实时记录神经细胞电活动中的应用潜力。研究负责人托德·帕拉丝教授指出，开发既能感知神经刺激又能向神经元发送信号的纳米电子设备是完全可行的，这将推动纳米电子学与神经科学的深度融合，促进创新型生物医学技术的发展。
该研究成果发表在2023年《纳米科学与纳米技术》期刊上，标志着碳纤纳米管在神经科学领域应用迈出重要一步。