Los nanotubos de carbono exhiben características interesantes que los hacen particularmente adecuados para la construcción de dispositivos híbridos especiales que consisten en material biológico y sintético. Estos podrían restablecer las conexiones entre las células nerviosas a nivel espinal que se perdieron debido a lesiones o traumatismos. Este es el resultado de una investigación publicada en la revista científica Nanomedicina:Nanotecnología, Biología, y Medicina realizado por un equipo multidisciplinario compuesto por SISSA (Escuela Internacional de Estudios Avanzados), la Universidad de Trieste, ELETTRA Sincrotrone y dos instituciones españolas, Fundación Vasca para la Ciencia y CIC BiomaGUNE.

Los investigadores han investigado los posibles efectos en las neuronas de las interacciones con nanotubos de carbono. Los científicos han demostrado que estos nanomateriales pueden regular la formación de sinapsis, estructuras especializadas a través de las cuales se comunican las células nerviosas, y modular mecanismos biológicos como el crecimiento de neuronas como parte de un proceso de autorregulación. Este resultado, que muestra hasta qué punto la integración entre las células nerviosas y estas estructuras sintéticas es estable y eficiente, destaca los posibles usos de los nanotubos de carbono como facilitadores de la regeneración neuronal o para crear una especie de puente artificial entre grupos de neuronas cuya conexión se ha interrumpido. Las pruebas in vivo ya han comenzado.

"Sistemas de interfaz, o, más generalmente, prótesis neuronales, que permiten un restablecimiento efectivo de estas conexiones están bajo investigación activa, "dice Laura Ballerini (SISSA)." El material perfecto para construir estas interfaces neuronales no existe, sin embargo, los nanotubos de carbono en los que estamos trabajando ya han demostrado tener un gran potencial. Después de todo, Los nanomateriales representan actualmente nuestra mejor esperanza para desarrollar estrategias innovadoras en el tratamiento de las lesiones de la médula espinal ". Estos nanomateriales se utilizan tanto como andamios, como marcos de apoyo para las células nerviosas, y como interfaces que transmiten las señales mediante las cuales las células nerviosas se comunican entre sí.

Muchos aspectos, sin embargo, todavía necesita ser abordado. Entre ellos, el impacto en la fisiología neuronal de la integración de estas estructuras nanométricas con la membrana celular. "Estudiar la interacción entre estos dos elementos es fundamental, ya que también podría provocar algunos efectos no deseados, que deberíamos excluir, "dice Laura Ballerini." Si, por ejemplo, el mero contacto provocó un vertiginoso aumento en el número de sinapsis, estos materiales serían esencialmente inutilizables ".

"Esta, Maurizio Prato agrega:Es precisamente lo que hemos investigado en este estudio donde usamos nanotubos de carbono puro ”.

Los resultados de la investigación son sumamente alentadores:"En primer lugar, hemos demostrado que los nanotubos no interfieren con la composición de los lípidos, de colesterol en particular, que forman la membrana celular de las neuronas. Los lípidos de membrana juegan un papel muy importante en la transmisión de señales a través de las sinapsis. Los nanotubos no parecen influir en este proceso, lo cual es muy importante ".

La investigación también ha destacado el hecho de que las células nerviosas que crecen en el sustrato de los nanotubos a través de esta interacción se desarrollan y alcanzan la madurez muy rápidamente. eventualmente alcanzando una condición de homeostasis biológica. "Los nanotubos facilitan el crecimiento completo de las neuronas y la formación de nuevas sinapsis. Este crecimiento, sin embargo, no es indiscriminado e ilimitado. Demostramos que después de unas semanas, se alcanza un equilibrio fisiológico. Haber establecido que esta interacción es estable y eficiente es un aspecto de fundamental importancia ".

Laura Ballerini dice:"Estamos demostrando que los nanotubos de carbono funcionan de manera excelente en términos de duración, adaptabilidad y compatibilidad mecánica con el tejido. Ahora, sabemos que su interacción con el material biológico, también, es eficiente. Basado en esta evidencia, ya estamos estudiando la aplicación in vivo, y los resultados preliminares parecen ser bastante prometedores también en términos de recuperación de las funciones neurológicas perdidas ".