Un nuevo material hecho de nanotubos de carbono favorece el crecimiento de las fibras nerviosas, puenteando explantes neuronales segregados y proporcionando una reconexión funcional. El estudio, que fue coordinado por SISSA en Trieste, también se observó biocompatibilidad del material in vivo, demostrando que su implantación en el cerebro de pequeños roedores no provoca grandes cicatrices ni una marcada respuesta inmunitaria. El estudio, publicado en Avances de la ciencia demuestra que el material podría evaluarse para aplicaciones protésicas del sistema nervioso.

"Bajo el microscopio, parece una maraña de tubos anudados. Inicialmente fue estudiado para la limpieza de hidrocarburos derramados en el mar, "explica Laura Ballerini, Profesor SISSA y coordinador del estudio recientemente publicado. Fue la intuición de Maurizio Prato, sin embargo, eso los empujó a investigar la posibilidad de aplicar dicho material al tejido nervioso. La idea de desarrollar híbridos de neuronas y nanomateriales fue el resultado de un proyecto a largo plazo y la colaboración entre los grupos de Prato (Universidad de Trieste) y Ballerini (SISSA).

En el presente estudio, Ballerini y su equipo investigaron por primera vez la reacción del material al tejido nervioso in vitro. "Explantamos dos segmentos de la médula espinal y los cultivamos juntos, pero separados por 300 micrones, "dice Sadaf Usmani, un doctorado estudiante de la Escuela y primer autor del estudio. "En esas condiciones, sin andamios que reconstruyan el espacio entre los dos explantes, observamos el crecimiento de fibras nerviosas que se extendían en haces rectos en cualquier dirección, pero no necesariamente hacia el otro tejido. Si insertamos un pequeño trozo de esponja de carbón en el espacio entre los dos, sin embargo, vemos un denso crecimiento de fibras nerviosas que llenan la estructura y se entrelazan con la otra muestra ".

"Observar que la fibra llega al explante contralateral no es suficiente, sin embargo, "señala el investigador de la Universidad de Trieste y uno de los autores del estudio, Denis Scaini. "Hay que demostrar que existe una conexión funcional entre las dos poblaciones de neuronas". Para esto, El profesor de SISSA David Zoccolan y su equipo fueron cruciales. "Con las técnicas de análisis de señales que ya habían desarrollado, pudimos demostrar dos cosas:primero, que la actividad nerviosa espontánea en las dos muestras estaba realmente correlacionada, indicando una conexión, que no estaba cuando faltaba la esponja, y segundo, que al aplicar una señal eléctrica a una de las muestras, la actividad de la segunda muestra podría activarse, pero solo cuando los nanotubos estaban presentes ".

Pruebas de biocompatibilidad

Los resultados en el laboratorio fueron extremadamente positivos. Pero esto no fue suficiente para Ballerini y sus colegas. "Con el fin de seguir invirtiendo energía y recursos adicionales en el estudio de posibles aplicaciones, es crucial probar si el material es aceptado por organismos vivos sin consecuencias negativas, "dice Ballerini.

Para realizar estas pruebas, El equipo de Ballerini trabajó en estrecha colaboración con la investigadora del SISSA Federica Rosselli. "Implantamos pequeñas porciones del material en los cerebros de roedores sanos. Después de cuatro semanas, observamos que el material fue bien tolerado. Había cicatrices limitadas, así como respuestas inmunes bajas, y algunos indicadores biológicos incluso mostraron que podría haber implicaciones positivas. También hubo una invasión progresiva de neuronas dentro de la esponja. Las ratas estuvieron vitales y sanas durante las cuatro semanas completas, "dice Usmani.

"En conclusión, "dice Ballerini, "Los excelentes resultados nos animan a continuar con esta línea de investigación. Estos materiales podrían ser útiles para cubrir los electrodos utilizados para el tratamiento de trastornos del movimiento como el Parkinson porque son bien aceptados por los tejidos". mientras que los implantes que se utilizan hoy en día se vuelven menos efectivos con el tiempo debido al tejido cicatricial. Esperamos que esto anime a otros equipos de investigación con experiencia multidisciplinaria a expandir aún más este tipo de estudio ".