来自西班牙和意大利的一组研究人员使用水性石墨烯分散体和原位自由基聚合合成的丙烯酰胺组合，创建了一系列用于神经元生长的3D水凝胶支架。

虽然这不是第一次合成丙烯酰胺水凝胶用于支架应用，但它们通常遭受生物相容性问题 - 这是植入式支架的一个关键缺陷。为了解决这个问题，研究人员创造了一系列石墨烯 - 聚丙烯酰胺水凝胶，支持活的原代神经元的生长。

将石墨烯结合到水凝胶中对混合水凝胶的性质带来显着且显着的改善。研究人员发现，石墨烯成为聚合物网络的内在组成部分，而不仅仅是嵌入式纳米材料。浓度仅为0.2mg / mL的水凝胶用作生长脑细胞和发展突触活动的载体。

海马神经元和星形胶质细胞在水凝胶支架上有效发育，但仅在含有石墨烯的支架上（纯聚丙烯酰胺不促进生长）。除了生长之外，培养的细胞网络产生了活跃的突触网络，其通过成像技术直接观察到。用石墨烯结合网络观察神经元网络是本研究中最重要的发现。

在他们的工作中，研究人员通过使用球磨法（Retsch PM100行星式磨机）将石墨与三聚氰胺一起剥离并将混合物分散在水中来制备石墨烯的水分散体。从溶液中沉淀出剥离不良的石墨，并通过洗涤步骤除去三聚氰胺。

研究人员还使用丙烯酰胺，N，N'-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）交联剂和过氧二硫酸钾（KPS）引发剂制备了聚丙烯酰胺水凝胶。研究人员通过混合和超声处理方法对溶液进行均质化，直至发生聚合。将未反应的单体和引发剂分子透析以产生纯水凝胶。

然后进行类似的过程以将聚丙烯酰胺水凝胶与石墨烯分散体组合以产生石墨烯 - 水凝胶纳米复合材料。研究人员试验了石墨烯分散度在0.05和2mgmL-1之间的范围。将原代海马培养物粘附到支架上并培养8-10天。

研究人员测量了支架的压缩模量，含有石墨烯的支架的值更高。研究人员还发现支架中没有明显的疲劳行为，即使支架含有最高浓度的石墨烯。

据推断，支架的力学性质对于石墨烯存在下的神经元生长并不重要，但更多的是石墨烯对神经元的发育起着关键的内在作用。