那些寻求再生神经方法的科学家们在他们工作的关键阶段时可能会经历一段艰难时光。例如Schwann细胞，这种细胞在轴突周围形成鞘——携带电脉冲的神经细胞尾部，并且促进那些轴突的再生，以及分泌有利于神经细胞健康的物质。换句话说，对于那些致力于使神经细胞再生（特别是脑和脊髓外的周围神经细胞）的研究人员而言，这些细胞非常有用。但是Schwann细胞很难得出有用的数据。

因此，研究人员一直以来都在使用易于获得且无争议的间充质干细胞(因为它们可以形成骨骼、软骨和脂肪细胞，也称为骨髓基质干细胞。），并用化学过程来将它们转化或分化为Schwann细胞。但这是一个艰巨、循序渐进、且耗资巨大的过程。

目前，爱荷华州立大学的研究人员正在探索一种更好的方法，以使间充质干细胞转化为类Schwann细胞。他们已经研发出了一种基于纳米技术的工艺过程，包括用喷墨打印机来打印多层石墨烯线路，然后用激光处理，并改善这些线路的表面结构和电导率。

结果表明，间充质干细胞在已处理的电路凸起、粗糙处以及三维（3D）纳米结构上均形成粘附并且生长良好。若每天加10分钟100mV的微量电流，15天后，这些干细胞便分化成Schwann细胞。

研究者的这些研究结果在 Advanced Healthcare Materials杂志里的一篇论文中发表，并登上了封面。Jonathan Claussen（爱荷华州立大学的机械工程系助理教授、美国能源部Ames实验室教授）是该论文主要作者；Suprem Das（机械工程专业博士后研究员及Ames实验室助理）和Metin Uz（化学与生物工程专业博士后研究员）则是第一作者。

Uz说：“这一技术或许会带来一个更好的方法来分化干细胞,这一课题有很大的潜力。”

电刺激法非常有效，它能够将85％的干细胞分化为类Schwann细胞，而标准化学过程仅为75％。每毫升电分化细胞还产生80ng的神经生长因子，而化学法处理细胞时仅产生55ng。

研究人员报道说，这一结果可能导致体内神经损伤的治疗方式发生变化。他们在研究结果总结中写道：“这些结果有助于体内周围神经的再生，其中柔性石墨烯性质与患处类似，同时为神经细胞再生长提供密切的电刺激。”

文章报道了利用电刺激将干细胞分化为Schwann细胞的几个优点，其中包括：避免了化学加工过程的繁琐步骤；通过减少昂贵的神经增长因子来降低成本；通过精确的电刺激潜在增强对干细胞分化的控制;创建一个低维护成本的神经损伤修复人造框架。

此工作成功的关键是在Claussen研究实验室开发的石墨烯喷墨印刷工艺。这一过程利用石墨烯特有的性质（热和电的良导体，且坚固、稳定、具有生物相容性），从而生产出一种低成本、有弹性、甚至可穿戴的电子产品。

但这里有个问题：一旦打印出了石墨烯电路，就必须对它们进行处理以提升其电导性。而这通常意味着要将其暴露于高温或化学环境中，并且还有可能会损坏其柔性印刷表面，包括塑料膜材质或纸质。

Claussen和他的研究团队用电脑控制的激光技术来代替高温和化学物质，从而解决了这一问题。这种光处理法除去了油墨胶合剂，并将氧化石墨烯还原为石墨烯（把数百万的小石墨烯片物理拼接在一起），从而将导电性提升了1000多倍。

研发了打印石墨烯技术的Claussen及其纳米工程师团队与致力于神经再生Mallapragada化学工程师团队的合作开始于校园中的一些非正式对话。这次合作也促进了在打印的石墨烯上生长干细胞的试验尝试以及之后的电刺激实验。

Das说“我们知道这是一个很好的电刺激平台,但我们没想到道它会使这些细胞分化。”

不过研究人员认为，此时还需要考虑另外的可能性。例如，这种技术可用于创造可溶性或可吸收的神经再生材料，这些材料通过手术放进人的身体，并且不需要进行第二次手术来移除。

此文改编自爱荷华州立大学提供的材料，并由Materials Today杂志进行编辑性修改。上述观点并不代表Elsevier的观点。