Investigadores de la Unidad de Investigación de Microelectrónica (MIC) de la Universidad de Oulu, en colaboración con la Universidad de Tampere, han demostrado que los nanotubos de carbono se pueden utilizar para controlar la dirección del crecimiento de las células neurales.

Los nanotubos de carbono son cilindros extremadamente pequeños que son más fuertes que el acero y tienen propiedades conductoras excepcionales. Al crear pilares de nanotubos de carbono con dimensiones óptimas, los investigadores pueden controlar las direcciones en las que crecen las células neurales, potenciar la formación de una red de células neuronales compleja y orientada.

El estudio, titulado "Los micropilares de nanotubos de carbono desencadenan el crecimiento guiado de redes complejas de células madre neurales humanas, "se publica en Nano investigación .

Los neurocientíficos estudian la estructura y función del sistema nervioso desde la biología celular y molecular hasta las enfermedades del sistema nervioso como el Alzheimer y las lesiones de la médula espinal. Aunque se han realizado avances en estudios relacionados con trastornos neurales y estrategias novedosas de tratamiento, Aún quedan varios desafíos en este campo. Para potenciar el progreso de la neurociencia, la nanotecnología ha jugado un papel importante.

Los nanotubos de carbono se han estudiado durante más de 25 años con importantes contribuciones a la nanotecnología. La gran mayoría de dispositivos electrónicos como computadoras y teléfonos móviles incluyen nanotubos de carbono en sus componentes. El uso más popular de los nanotubos de carbono es el refuerzo estructural, como se ve en cuadros de bicicletas y raquetas de tenis, por ejemplo.

"Mi enfoque de investigación se ha vuelto muy multidisciplinario. Como físico por experiencia, He aplicado estrategias de ciencia de materiales para estudiar sistemas biológicos. Durante mis primeros estudios postdoctorales, Trabajé dos años en el antiguo Departamento de Anatomía y Biología Celular de la Universidad de Oulu. Cuando comencé a trabajar con el profesor Krisztian Kordas, Tuve la oportunidad de aprender más sobre los nanotubos de carbono. Me fascinó la idea de explorar sus propiedades para aplicaciones médicas, y comenzó a solicitar financiamiento dentro de este tema. Este documento es el resultado de uno de mis proyectos llamado InjectGuide, financiado por la Academia de Finlandia, "dice la docente Gabriela Lorite Yrjänä, investigación líder en este proyecto.

La capacidad de controlar cómo crecen las células neuronales abre nuevas perspectivas en dos aspectos importantes de la neurociencia. El primero es crear nuevos tipos de matrices de microelectrónica para estudiar la electrofisiología de la red celular. Las matrices de microelectrónica actuales que se utilizan para comprender cómo se comunican las células neuronales están construidas en 2-D, mientras que en el cuerpo humano, crecen en un entorno 3D mucho más complejo. Los resultados de este artículo demuestran que los micropilares de nanotubos de carbono se pueden utilizar como plantillas para crear matrices de microelectrónica 3D. Este trabajo se realiza en colaboración con la docente Susanna Narkilahti y la investigadora postdoctoral Laura Ylä-Outinen de la Universidad de Tampere, que tiene la experiencia de las mediciones de electrofisiología y células neurales.

Una segunda aplicación potencial de estos hallazgos está relacionada con las nuevas estrategias para el tratamiento de las lesiones de la médula espinal o de los nervios periféricos. El desafío en este tipo de lesiones es hacer crecer células neuronales en una dirección muy específica.

"Nuestros resultados proporcionan evidencia de que al disponer los micropilares de nanotubos de carbono a un espaciado específico, el crecimiento de células neurales se puede dirigir en cualquier geometría deseada. El inconveniente de este estudio para la aplicación clínica es el hecho de que los nanotubos de carbono están adheridos a una superficie rígida. Próximo, Nuestro objetivo es transferir este conocimiento a estructuras tridimensionales complejas. Este trabajo se lleva a cabo junto con la profesora Minna Kellomäki de la Universidad de Tampere, que tiene la experiencia en hidrogeles para la ingeniería de tejidos. La colaboración en la investigación multidisciplinar es sumamente importante para lograr avances relevantes en las ciencias aplicadas, "dice la docente Gabriela Lorite Yrjänä.

Más allá del campo de la neurociencia, La docente Gabriela Lorite Yrjänä y su equipo también buscan utilizar nanotubos de carbono para permitir la reparación del cartílago.