Un nuovo materiale costituito da nanotubi di carbonio supporta la crescita delle fibre nervose, colmare espianti neurali segregati e fornire una riconnessione funzionale. Lo studio, coordinata dalla SISSA di Trieste, osservato anche la biocompatibilità del materiale in vivo, dimostrando che impiantandolo nel cervello di piccoli roditori non provoca grandi cicatrici o una marcata risposta immunitaria. Lo studio, pubblicato in Progressi scientifici dimostra che il materiale potrebbe essere valutato per applicazioni sul sistema nervoso protesico.

"Al microscopio, sembra un groviglio annodato di tubi. Inizialmente è stato studiato per ripulire gli idrocarburi sversati in mare, " spiega Laura Ballerini, Professore SISSA e coordinatore dello studio recentemente pubblicato. Fu un'intuizione di Maurizio Prato, però, che li ha spinti a indagare sulla possibilità di applicare tale materiale al tessuto nervoso. L'idea di sviluppare gli ibridi di neuroni e nanomateriali è stata il risultato di un progetto a lungo termine e della collaborazione tra i gruppi di Prato (Università di Trieste) e Ballerini (SISSA).

In questo studio, Ballerini e il suo team hanno prima studiato la reazione del materiale al tessuto nervoso in vitro. "Abbiamo espiantato due segmenti di midollo spinale e li abbiamo coltivati ​​insieme, ma li separa di 300 micron, "dice Sadaf Usmani, un dottorato di ricerca studente della Scuola e primo autore dello studio. "In quelle condizioni, senza impalcature che ricostruissero lo spazio tra i due espianti, abbiamo osservato la crescita di fibre nervose che si estendevano in fasci dritti in qualsiasi direzione, ma non necessariamente verso l'altro tessuto. Se inseriamo un pezzetto di spugna di carbonio nello spazio tra i due, però, vediamo una crescita densa di fibre nervose che riempiono la struttura e si intrecciano con l'altro campione".

"Osservare la fibra che raggiunge l'espianto controlaterale non è sufficiente, però, " sottolinea un ricercatore dell'Università di Trieste e uno degli autori dello studio, Denis Scaini. "Devi dimostrare che esiste una connessione funzionale tra le due popolazioni di neuroni". Per questo, Fondamentali sono stati il ​​professor David Zoccolan della SISSA e il suo team. "Con le tecniche di analisi del segnale che avevano già sviluppato, siamo stati in grado di dimostrare due cose:primo, che l'attività nervosa spontanea nei due campioni era effettivamente correlata, indicando una connessione, che non c'era quando mancava la spugna, e secondo, che applicando un segnale elettrico a uno dei campioni, l'attività del secondo campione potrebbe essere innescata, ma solo quando i nanotubi erano presenti."

Test per la biocompatibilità

I risultati in laboratorio sono stati estremamente positivi. Ma questo non è bastato a Ballerini e alle sue colleghe. "Per continuare ad investire ulteriori energie e risorse nello studio di potenziali applicazioni, è fondamentale verificare se il materiale è accettato dagli organismi viventi senza conseguenze negative, "dice Ballerini.

Per eseguire questi test, Il team di Ballerini ha lavorato a stretto contatto con la ricercatrice della SISSA Federica Rosselli. "Abbiamo impiantato piccole porzioni del materiale nel cervello di roditori sani. Dopo quattro settimane, abbiamo osservato che il materiale era ben tollerato. C'erano cicatrici limitate, così come basse risposte immunitarie, e alcuni indicatori biologici hanno persino mostrato che potrebbero esserci implicazioni positive. C'era anche una progressiva invasione di neuroni all'interno della spugna. I ratti erano vitali e sani durante tutte le quattro settimane, "dice Usmani.

"In conclusione, "dice Ballerini, "gli ottimi risultati ci incoraggiano a proseguire su questa linea di ricerca. Questi materiali potrebbero essere utili per rivestire elettrodi utilizzati per il trattamento di disturbi del movimento come il Parkinson perché ben accettati dai tessuti, mentre gli impianti in uso oggi diventano meno efficaci nel tempo a causa del tessuto cicatriziale. Speriamo che questo incoraggi altri team di ricerca con competenze multidisciplinari ad espandere ulteriormente questo tipo di studio".