Como en una novela de ciencia ficción Minúsculas naves espaciales capaces de llegar a un sitio específico del cerebro e influir en el funcionamiento de tipos específicos de neuronas o en la administración de fármacos:escamas de grafeno, el tema del nuevo estudio del grupo de la profesora del SISSA Laura Ballerini, abre horizontes verdaderamente futuristas. Con la investigadora Rossana Rauti, Ballerini es responsable del estudio publicado recientemente en la revista Nano letras .

Midiendo solo una millonésima parte de un metro, estas partículas han demostrado ser capaces de interferir con la transmisión de la señal en las uniones sinápticas neuronales excitadoras. Es más, el estudio ha demostrado que lo hacen de forma reversible, porque desaparecen sin dejar rastro pocos días después de su administración. La investigación básica podría iniciar estudios adicionales, orientados a investigar los posibles efectos terapéuticos para el tratamiento de problemas, como la epilepsia, en el que se registra un exceso de la actividad de las neuronas excitadoras, o estudiar formas innovadoras de transportar sustancias terapéuticas in situ. La investigación, llevado a cabo en asociación con las universidades de Trieste, Manchester y Estrasburgo, se lleva a cabo dentro de Graphene Flagship, el importante proyecto de financiación de la Unión Europea, que tiene como objetivo investigar el potencial del grafeno en las más diversas áreas de aplicaciones, de la biomedicina a la industria.

Un efecto selectivo y reversible

"Informamos en modelos in vitro que estos pequeños copos interferían con la transmisión de las señales de una neurona a otra actuando en zonas específicas llamadas sinapsis, que son cruciales para el funcionamiento de nuestro sistema nervioso, "explican Ballerini y Rauti". Lo interesante es que su acción es selectiva en sinapsis específicas, es decir, aquellas formadas por neuronas que en nuestro cerebro tienen la función de excitar (activar) sus neuronas objetivo. Queríamos entender si esto es cierto no solo en experimentos in vitro sino también dentro de un organismo, con todo el potencial variable y la complejidad que se deriva de ella. "El resultado fue más que positivo." En nuestros modelos analizamos la actividad del hipocampo, un área específica del cerebro, inyectando las escamas en ese sitio. Lo que vimos gracias a los trazadores fluorescentes, es que las partículas se insinúan efectivamente sólo dentro de las sinapsis de las neuronas excitadoras. De este modo, interfieren con la actividad de estas células. Además, lo hacen con un efecto reversible:después de 72 horas, los mecanismos fisiológicos de depuración del cerebro eliminaron por completo todas las escamas.

Ni grandes ni pequeños:cómo funcionan los copos

El interés por el procedimiento, explicar a los investigadores, También radica en que las escamas aparentemente son bien toleradas una vez inyectadas en el organismo:"La respuesta inflamatoria y la reacción inmune ha resultado menor que la registrada al administrar solución salina simple. Esto es muy importante para posibles fines terapéuticos". La especificidad de la acción de las escamas, explicaron los investigadores, residiría en el tamaño de las partículas utilizadas. No pueden ser más grandes ni más pequeños que los adoptados para este estudio (que midieron aproximadamente 100-200 nanómetros de diámetro):"El tamaño probablemente esté en la raíz de la selectividad:si los copos son demasiado grandes, no pueden penetrar la sinapsis, que son áreas muy estrechas entre una neurona y la otra. Si son demasiado pequeños, presumiblemente simplemente se eliminan, en última instancia, en ambos casos, no se observaron efectos en las sinapsis ". La investigación ahora explorará los desarrollos potenciales de este descubrimiento, con un posible horizonte terapéutico de definido interés para diferentes patologías.