Minder dan 20 jaar nadat het werd ontwikkeld, een dunne, veerkrachtige laag koolstofatomen met opmerkelijke eigenschappen, bekend als grafeen, transformeert biomedische velden zo ver als weefseltechnologie, neuroprothesen en medicijnontdekking.

Omdat het gemakkelijk warmte en elektriciteit geleidt, grafeen kan ook een goede biosensor zijn. Maar het is niet neutraal. Toen wetenschappers van Vanderbilt University grafeen probeerden te gebruiken om elektrische activiteit in de hersenen te meten, ze ontdekten dat het de signalering van zenuwcellen daadwerkelijk verbeterde.

Het deed dit door zenuwcelmembranen in staat te stellen meer cholesterol aan te trekken. De vetachtige substantie werd gebruikt om meer van de blaasjes te maken die neurotransmitters verpakken, de chemische boodschappers die signalen tussen zenuwcellen doorgeven. Meer blaasjes en meer neurotransmitter betekende sterkere signalen.

Deze bevindingen, meldde vorige week in het journaal Natuurcommunicatie , kwam als een complete verrassing voor de onderzoekers. Ze verhogen de mogelijkheid dat grafeen onderzoekers in staat kan stellen de manier waarop cellen met elkaar communiceren te veranderen door het cholesterolgehalte in het celmembraan te manipuleren.

Grafeen "kan niet alleen een zeer goed middel zijn om medicijnen af ​​te geven, maar ook een manier om het medicijneffect te versterken, " zei de senior auteur van de krant, Qi Zhang, doctoraat, assistent-professor farmacologie aan de Vanderbilt University School of Medicine.

De onderzoekers begonnen hun experiment door neuronen - zenuwcellen - te laten groeien op een vel grafeen.

De eerste auteur van het artikel, Kristina Kitko, een afgestudeerde student in interdisciplinaire materiaalkunde, pakt het verhaal van daaruit op in een uitgenodigde column die ze schreef voor een Nature Chemistry-blog:"We zagen een toename van de neuronale schietfrequentie op grafeen, " schreef ze. "Dit was aanzienlijk en onze nieuwsgierigheid was gewekt. Toen we begonnen te kijken naar meer gerichte metingen van presynaptische activiteit, wat consequent naar voren kwam, was verrassend:synaptische potentiëring op grafeen."

Beseffend dat grafeen waarschijnlijk inwerkte op het zenuwcelmembraan, die voornamelijk bestaat uit cholesterol, de volgende vraag was:"Zou er op de een of andere manier cholesterol in het spel kunnen zijn?"

"Dit bracht ons op het idee om het membraancholesterolgehalte te manipuleren, " vervolgde Kitko. "Cholesterol speelt op verschillende manieren een belangrijke en fundamentele rol voor cellen, maar met bijzondere relevantie voor de ontdekking van geneesmiddelen hebben we het effect van grafeen op aan G-eiwit gekoppelde receptoren aangetoond, waarvan de activiteit wordt gemedieerd door cholesterol."

De helft van alle medicijnen richt zich op deze receptoren.

Kitko is uitgenodigd om de bevindingen van haar groep volgende maand te presenteren op een Gordon Research Conference over "neuro-elektronische interfaces" in Galveston, Texas.