I nanotubi di carbonio presentano caratteristiche interessanti che li rendono particolarmente adatti alla costruzione di speciali dispositivi ibridi costituiti da materiale biologico e materiale sintetico. Questi potrebbero ristabilire le connessioni tra le cellule nervose a livello spinale che sono state perse a causa di lesioni o traumi. Questo è il risultato di una ricerca pubblicata sulla rivista scientifica Nanomedicina:nanotecnologia, Biologia, e Medicina condotta da un team multidisciplinare composto dalla SISSA (International School for Advanced Studies), l'Università di Trieste, ELETTRA Sincrotrone e due istituzioni spagnole, Fondazione Basca per la Scienza e CIC BiomaGUNE.

I ricercatori hanno studiato i possibili effetti sui neuroni delle interazioni con i nanotubi di carbonio. Gli scienziati hanno dimostrato che questi nanomateriali possono regolare la formazione di sinapsi, strutture specializzate attraverso le quali comunicano le cellule nervose, e modulare i meccanismi biologici come la crescita dei neuroni come parte di un processo di autoregolazione. Questo risultato, che mostra fino a che punto l'integrazione tra le cellule nervose e queste strutture sintetiche è stabile ed efficiente, evidenzia possibili utilizzi dei nanotubi di carbonio come facilitatori della rigenerazione neuronale o per creare una sorta di ponte artificiale tra gruppi di neuroni la cui connessione è stata interrotta. I test in vivo sono già iniziati.

"Sistemi di interfaccia, o, più generalmente, protesi neuronali, che consentano un effettivo ristabilimento di tali collegamenti sono oggetto di indagine attiva, " afferma Laura Ballerini (SISSA). "Il materiale perfetto per costruire queste interfacce neurali non esiste, eppure i nanotubi di carbonio su cui stiamo lavorando hanno già dimostrato di avere grandi potenzialità. Dopotutto, i nanomateriali rappresentano attualmente la nostra migliore speranza per lo sviluppo di strategie innovative nel trattamento delle lesioni del midollo spinale." Questi nanomateriali sono utilizzati sia come impalcature, come strutture di supporto per le cellule nervose, e come interfacce che trasmettono quei segnali attraverso i quali le cellule nervose comunicano tra loro.

Molti aspetti, però, devono ancora essere affrontati. Tra loro, l'impatto sulla fisiologia neuronale dell'integrazione di queste strutture nanometriche con la membrana cellulare. "Studiare l'interazione tra questi due elementi è fondamentale, in quanto potrebbe anche portare ad alcuni effetti indesiderati, che dovremmo escludere, "dice Laura Ballerini. "Se, Per esempio, il solo contatto provocò un vertiginoso aumento del numero delle sinapsi, questi materiali sarebbero sostanzialmente inutilizzabili".

"Questo, "Maurizio Prato aggiunge, "è esattamente ciò che abbiamo studiato in questo studio in cui abbiamo utilizzato nanotubi di carbonio puro".

I risultati della ricerca sono estremamente incoraggianti:"Prima di tutto, abbiamo dimostrato che i nanotubi non interferiscono con la composizione dei lipidi, di colesterolo in particolare, che costituiscono la membrana cellulare nei neuroni. I lipidi di membrana svolgono un ruolo molto importante nella trasmissione dei segnali attraverso le sinapsi. I nanotubi non sembrano influenzare questo processo, che è molto importante".

La ricerca ha anche evidenziato il fatto che le cellule nervose che crescono sul substrato dei nanotubi attraverso questa interazione si sviluppano e raggiungono la maturità molto rapidamente, raggiungendo infine una condizione di omeostasi biologica. "I nanotubi facilitano la piena crescita dei neuroni e la formazione di nuove sinapsi. Questa crescita, però, non è indiscriminato e illimitato. Abbiamo dimostrato che dopo poche settimane, si raggiunge un equilibrio fisiologico. L'aver accertato che questa interazione è stabile ed efficiente è un aspetto di fondamentale importanza".

Laura Ballerini dice, "Stiamo dimostrando che i nanotubi di carbonio hanno prestazioni eccellenti in termini di durata, adattabilità e compatibilità meccanica con il tessuto. Ora, sappiamo che la loro interazione con il materiale biologico, pure, è efficiente. Sulla base di questa evidenza, stiamo già studiando l'applicazione in vivo, e i risultati preliminari sembrano essere abbastanza promettenti anche in termini di recupero delle funzioni neurologiche perdute".