研究目的
评估纳米多孔掺硼金刚石（BDD）与神经细胞形成界面的能力，以及聚-L-赖氨酸分子功能化对该界面的作用，包括生物相容性、细胞毒性以及对神经元粘附和再生的支持效果。
研究成果
多孔金刚石（BDD）具有生物相容性，能支持成纤维细胞增殖且无细胞毒性。聚-L-赖氨酸的分子功能化处理对新生神经元在纳米晶金刚石（NCD）和多孔BDD表面的稳定粘附及生理反应是必要的。即使不进行涂层处理，多孔BDD也能支持成年神经元的粘附和网络形成，这表明其在神经信号记录中可能具有降低背景噪声的潜力，不过关于神经元兴奋性和胶质细胞效应仍需进一步研究。
研究不足
该研究未充分探究成人神经元在未涂层多孔金刚石上的电生理功能、F-肌动蛋白变化所提示的潜在应激反应，也未评估长期影响及体内适用性（包括胶质细胞相互作用和瘢痕形成）。多孔金刚石的透明度问题限制了对神经元生长的直接光学监测。
1：实验设计与方法选择：
研究采用微波等离子体增强化学气相沉积（MW-PECVD）系统制备平面纳米晶金刚石（NCD）和多孔类金刚石（BDD）薄膜。通过成纤维细胞、新生大鼠海马神经元及成年小鼠神经元的细胞培养实验评估生物相容性和神经界面形成效果，实验包括聚-L-赖氨酸表面功能化处理。
2：样本选择与数据来源：
样本包含玻璃或石英基底上的NCD和多孔BDD薄膜，以玻璃盖玻片作为对照。细胞来源为永生化小鼠成纤维细胞（3T3细胞系）、原代新生大鼠海马神经元以及C57BJ/6小鼠的原代成年神经元。
3：实验设备与材料清单：
设备包括MW-LA-PECVD和MW-PECVD系统、扫描电镜（Tescan FERA3）、拉曼显微镜（Renishaw InVia）、光学显微镜（Olympus CKX41和FluoView FV-1000）、流式细胞仪（BD LSR II）及微光谱荧光测量装置。材料包括金刚石纳米颗粒、聚-L-赖氨酸、细胞培养基、染色剂（如CellTracker、FURA2-AM）、抗体及刺激用化学试剂。
4：3）、拉曼显微镜（Renishaw InVia）、光学显微镜（Olympus CKX41和FluoView FV-1000）、流式细胞仪（BD LSR II）及微光谱荧光测量装置。材料包括金刚石纳米颗粒、聚-L-赖氨酸、细胞培养基、染色剂（如CellTracker、FURA2-AM）、抗体及刺激用化学试剂。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：制备金刚石层后通过扫描电镜和拉曼光谱表征，灭菌并用聚-L-赖氨酸功能化。细胞在基底上培养后进行染色，分析其增殖性、细胞毒性、钙成像及免疫染色情况。具体操作包含乳酸脱氢酶检测、细胞周期分析和化学刺激下的钙成像实验。
5：数据分析方法：
运用统计检验（R语言单因素方差分析）、软件（FlowJo、FluoView、Imaris）和显微图像分析技术评估细胞生长、毒性及神经活动。
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transmission microscope
Olympus CKX41
Olympus
Used for optical microscopy to visualize newborn hippocampal neural cells.
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camera
Olympus E410
Olympus
Attached to the microscope for image acquisition.
-
confocal microscopy system
Olympus FluoView FV-1000
Olympus
Used for confocal microscopy to visualize cells in 3D and for image acquisition.
-
microspectrofluorimetry setup
IX 81 fluorescence microscope
Olympus
Used for calcium imaging to measure intracellular calcium signals in neurons.
-
microwave plasma-enhanced chemical vapor deposition system
MW-LA-PECVD
Used for depositing planar nanocrystalline diamond layers on substrates at low temperatures.
-
microwave plasma-enhanced chemical vapor deposition system
ASTeX 5010 reactor
Seki Technotron
Used for depositing porous boron-doped diamond layers on quartz substrates.
-
positive tone photoresist
ma-1210
Microresist Technology
Used as part of the porous template for diamond deposition to homogenize and stabilize SiO2 fibers.
-
electrospun SiO2 fibers
Elmarco Ltd.
Used in the porous template for diamond deposition, with typical diameters of several hundreds of nm.
-
ultrasonic processor
UP400S
Used to ultrasonically chop SiO2 fibers in deionized water for 10 minutes before mixing with polymer.
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poly-L-lysine
M W 30 000–70 000
Sigma
Used for molecular functionalization of diamond surfaces to promote neuron adhesion.
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borosilicate glass cover slips
20 mm diameter, thickness 0.13–0.16 mm
Karl Hecht
Used as control substrates in cell culture experiments.
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scanning electron microscopy tool
Tescan FERA3
Tescan
Used to observe the surface morphology and evaluate thickness of diamond layers.
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Raman microscope
Renishaw InVia
Renishaw
Used for Raman spectroscopy to assess the quality and composition of diamond layers.
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flow cytometer
BD LSR II
BD
Used to measure DNA content for cell cycle analysis.
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