Un estudio liderado por SISSA y publicado en Nanotecnología de la naturaleza informa por primera vez del fenómeno del atrapamiento de iones por las alfombras de grafeno y su efecto en la comunicación entre neuronas. Los investigadores han observado un aumento en la actividad de las células nerviosas que crecen en una sola capa de grafeno. Combinando enfoques teóricos y experimentales, han demostrado que el fenómeno se debe a la capacidad del material para 'atrapar' varios iones presentes en el entorno circundante en su superficie, modulando su composición. El grafeno es el material bidimensional más delgado disponible en la actualidad, caracterizado por increíbles propiedades de conductividad, flexibilidad y transparencia. Aunque existen grandes expectativas para sus aplicaciones en el campo biomédico, muy pocos trabajos han analizado sus interacciones con el tejido neuronal.

El estudio realizado por SISSA — Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati, en asociación con la Universidad de Amberes (Bélgica), la Universidad de Trieste y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Barcelona (España). Los investigadores analizaron el comportamiento de las neuronas cultivadas en una sola capa de grafeno, observando un fortalecimiento en su actividad. A través de enfoques teóricos y experimentales, los investigadores han demostrado que tal comportamiento se debe a la movilidad iónica reducida, en particular de potasio, a la interfaz neurona-grafeno. Este fenómeno se denomina comúnmente atrapamiento de iones, ya entendido a nivel teórico, pero observado experimentalmente por primera vez solo ahora.

“Es como si el grafeno se comportara como un imán ultrafino en cuya superficie quedan atrapados algunos de los iones potasio presentes en la solución extracelular entre las células y el grafeno. Es esta pequeña variación la que determina el aumento de la excitabilidad neuronal, "dice Denis Scaini, investigadora del SISSA que dirigió el estudio junto a Laura Ballerini.

El estudio también ha demostrado que este fortalecimiento se produce cuando el propio grafeno está soportado por un aislante, como el vidrio, o suspendido en solución mientras desaparece al estar acostado sobre un conductor. "El grafeno es un material altamente conductor que podría potencialmente usarse para revestir cualquier superficie. Comprender cómo varía su comportamiento según el sustrato sobre el que se coloca es fundamental para sus futuras aplicaciones, sobre todo, en el campo neurológico. Teniendo en cuenta las propiedades únicas del grafeno, es natural pensar por ejemplo, sobre el desarrollo de electrodos innovadores para estimulación cerebral o dispositivos visuales, "dice Scaini.

Es un estudio con doble resultado. Laura Ballerini dice:"Este efecto de 'trampa de iones' se describió solo en teoría. Al estudiar el impacto de la tecnología de los materiales en los sistemas biológicos, hemos documentado un mecanismo para regular la excitabilidad de la membrana, pero al mismo tiempo, también hemos descrito experimentalmente una propiedad del material a través de la biología de las neuronas ".