Un team di ricercatori di Lawrence Livermore e UC Davis ha scoperto che coprire un elettrodo neurale impiantabile con oro nanoporoso potrebbe eliminare il rischio di formazione di tessuto cicatriziale sulla superficie dell'elettrodo.

Il team ha dimostrato che la nanostruttura dell'oro nanoporoso raggiunge uno stretto accoppiamento fisico dei neuroni mantenendo un elevato rapporto di copertura della superficie tra neuroni e astrociti. Lo stretto accoppiamento fisico tra i neuroni e l'elettrodo svolge un ruolo cruciale nella registrazione della fedeltà dell'attività elettrica neurale. I risultati sono riportati sulla copertina del giornale Materiali applicati e interfacce .

Interfacce neurali (ad es. elettrodi impiantabili o array di elettrodi multipli) sono emersi come strumenti trasformativi per monitorare e modificare l'elettrofisiologia neurale, sia per studi fondamentali del sistema nervoso, e per diagnosticare e trattare i disturbi neurologici. Queste interfacce richiedono una bassa impedenza elettrica per ridurre il rumore di fondo e chiudere l'accoppiamento elettrodo-neurone per una maggiore fedeltà di registrazione.

La progettazione di interfacce neurali che mantengano uno stretto accoppiamento fisico dei neuroni con la superficie di un elettrodo rimane una sfida importante per le matrici di elettrodi di registrazione neurale impiantabili e in vitro. Un ostacolo importante nel mantenere un robusto accoppiamento neurone-elettrodo è l'incapsulamento dell'elettrodo da parte del tessuto cicatriziale.

Tipicamente, i rivestimenti per elettrodi nanostrutturati a bassa impedenza si basano su segnali chimici provenienti da prodotti farmaceutici o peptidi immobilizzati in superficie per sopprimere la formazione di tessuto cicatriziale gliale sulla superficie dell'elettrodo, che è un ostacolo all'affidabile accoppiamento neurone-elettrodo.

Però, il team ha scoperto che l'oro nanoporoso, prodotto da un processo di corrosione della lega, è un candidato promettente per ridurre la formazione di tessuto cicatriziale sulla superficie dell'elettrodo esclusivamente attraverso la topografia sfruttando la sua scala di lunghezza regolabile.

"I nostri risultati mostrano che la topografia dell'oro nanoporoso, non chimica di superficie, riduce la copertura della superficie degli astrociti, " ha detto Monika Biener, uno degli autori LLNL dell'articolo.

L'oro nanoporoso ha suscitato un notevole interesse per il suo utilizzo nei sensori elettrochimici, piattaforme catalitiche, studi fondamentali struttura-proprietà su scala nanometrica e rilascio di farmaci sintonizzabili. Presenta inoltre un'elevata superficie effettiva, dimensione dei pori regolabile, chimica coniugata ben definita, elevata conducibilità elettrica e compatibilità con le tecniche di fabbricazione tradizionali.

"Abbiamo scoperto che l'oro nanoporoso riduce la copertura della cicatrice ma mantiene anche un'elevata copertura neuronale in un modello di co-coltura neurone-glia in vitro, " ha detto Juergen Biener, l'altro LLNL autore dell'articolo. "Più in generale, lo studio dimostra una nuova superficie per supportare le colture neuronali senza l'uso di supplementi di terreno di coltura per ridurre la crescita eccessiva delle cicatrici".