Come in un romanzo di fantascienza, minuscoli veicoli spaziali in grado di raggiungere un sito specifico del cervello e influenzare il funzionamento di specifici tipi di neuroni o la somministrazione di farmaci:scaglie di grafene, oggetto del nuovo studio del gruppo della professoressa SISSA Laura Ballerini, aprono orizzonti davvero futuristici. Con la ricercatrice Rossana Rauti, Ballerini è responsabile dello studio recentemente pubblicato sulla rivista Nano lettere .

Misurando appena un milionesimo di metro, queste particelle si sono dimostrate in grado di interferire con la trasmissione del segnale alle giunzioni sinaptiche neuronali eccitatorie. Per di più, lo studio ha dimostrato che lo fanno in modo reversibile, perché scompaiono senza lasciare traccia pochi giorni dopo la somministrazione. La ricerca di base potrebbe avviare ulteriori studi, orientato ad indagare i possibili effetti terapeutici per la cura dei problemi, come l'epilessia, in cui si registra un eccesso dell'attività dei neuroni eccitatori, o per studiare modalità innovative di trasporto di sostanze terapeutiche in situ. La ricerca, realizzato in collaborazione con le Università di Trieste, Manchester e Strasburgo, è condotto all'interno del Flagship Graphene, il consistente progetto di finanziamento dell'Unione Europea, che si propone di indagare le potenzialità del grafene nei più diversi ambiti di applicazione, dalla biomedicina all'industria.

Un effetto selettivo e reversibile

"Abbiamo riportato in modelli in vitro che questi piccoli fiocchi interferivano con la trasmissione dei segnali da un neurone all'altro agendo in zone specifiche chiamate sinapsi, fondamentali per il funzionamento del nostro sistema nervoso, " spiegano Ballerini e Rauti. "La cosa interessante è che la loro azione è selettiva su specifiche sinapsi, ovvero quelli formati da neuroni che nel nostro cervello hanno il ruolo di eccitare (attivare) i loro neuroni bersaglio. Volevamo capire se questo vale non solo negli esperimenti in vitro ma anche all'interno di un organismo, con tutte le variabili potenzialità e complessità che ne derivano". Il risultato è stato più che positivo. "Nei nostri modelli abbiamo analizzato l'attività dell'ippocampo, un'area specifica del cervello, iniettando i fiocchi in quel sito. quello che abbiamo visto, grazie a traccianti fluorescenti, è che le particelle effettivamente si insinuano solo all'interno delle sinapsi dei neuroni eccitatori. In questo modo, interferiscono con l'attività di queste cellule. Inoltre, lo fanno con un effetto reversibile:dopo 72 ore, i meccanismi fisiologici di eliminazione del cervello hanno completamente rimosso tutti i fiocchi.

Né grande né piccolo:come funzionano i fiocchi

L'interesse per la procedura, spiegano i ricercatori, sta anche nel fatto che i fiocchi sono apparentemente ben tollerati una volta iniettati nell'organismo:"La risposta infiammatoria e la reazione immunitaria si sono rivelate inferiori a quelle registrate durante la somministrazione di semplice soluzione salina. Questo è molto importante per eventuali scopi terapeutici". La specificità dell'azione dei fiocchi, hanno spiegato i ricercatori, risiederebbe nella dimensione delle particelle utilizzate. Non possono essere più grandi o più piccoli di quelli adottati per questo studio (che misurava circa 100-200 nanometri di diametro):"La dimensione è probabilmente alla radice della selettività:se i fiocchi sono troppo grandi non riescono a penetrare nella sinapsi, che sono aree molto strette tra un neurone e l'altro. Se sono troppo piccoli, sono presumibilmente semplicemente spazzati via, alla fine, in entrambi i casi, non sono stati osservati effetti sulle sinapsi." La ricerca esplorerà ora i potenziali sviluppi di questa scoperta, con un possibile orizzonte terapeutico di sicuro interesse per diverse patologie.