Eficaz, específico, con una acción reversible y no dañina:el identikit del biomaterial perfecto parece corresponder a las escamas de grafeno, el tema de un nuevo estudio realizado por SISSA — Escuela Internacional de Estudios Avanzados de Trieste, Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) de Barcelona, y el Instituto Nacional de Grafeno de la Universidad de Manchester, como parte del proyecto European Graphene Flagship. Este nanomaterial ha demostrado la capacidad de interactuar con las funciones del sistema nervioso en vertebrados de una manera muy específica, interrumpir la formación de un proceso patológico que conduce a un comportamiento relacionado con la ansiedad.

"Anteriormente mostramos que cuando las escamas de grafeno se envían a las neuronas, interfieren espontáneamente con las sinapsis excitadoras al evitar transitoriamente la liberación de glutamato de las terminales presinápticas. "dice Laura Ballerini de SISSA, el líder del equipo que llevó a cabo el estudio de investigación "El óxido de grafeno previene la plasticidad sináptica disfuncional de la amígdala lateral y revierte el comportamiento de ansiedad de larga duración en ratas, "publicado recientemente en Biomateriales .

Los investigadores investigaron si tal reducción en la actividad sináptica era suficiente para modificar comportamientos relacionados, en particular las patológicas que se desarrollan debido a una hiperfunción transitoria y localizada de las sinapsis excitadoras. Este enfoque fortalecería la estrategia de focalización selectiva y transitoria de las sinapsis para prevenir el desarrollo de patologías cerebrales mediante el uso de los llamados tratamientos de medicina precisa.

Para probar esta hipótesis, el equipo se centró en el trastorno de estrés postraumático (TEPT) y llevó a cabo los experimentos en dos fases, in vivo e in vitro.

"Analizamos los comportamientos defensivos provocados en ratas por la presencia de un depredador, usando la exposición al olor de gato, para inducir un recuerdo aversivo, "explica Audrey Franceschi Biagioni de SISSA, el primer autor del estudio. "Si se expone al olor de depredador, la rata tiene una respuesta defensiva, ahuecando, y esta experiencia está tan bien impresa en la memoria, que cuando el animal se coloca en el mismo contexto incluso seis días después, el animal recuerda el olor del depredador y actúa con el mismo comportamiento protector. Este es un modelo bien conocido y consolidado, que usamos para reproducir un comportamiento de estrés. La exposición al depredador puede modificar las conexiones neuronales, un fenómeno que técnicamente se conoce como plasticidad, y aumenta la actividad sináptica en un área específica de la amígdala que, por lo tanto, representó el objetivo de nuestro estudio para probar los efectos del nanomaterial ".

Laura Ballerini agrega, "Presumimos que las escamas de grafeno que mostramos inhiben temporalmente las sinapsis excitadoras (sin causar inflamación, daño a las neuronas u otros efectos secundarios) podrían inyectarse en la amígdala lateral cuando se consolide la plasticidad asociada con la memoria. Si el nanomaterial fue eficaz para bloquear las sinapsis excitadoras, debería inhibir la plasticidad y disminuir la respuesta relacionada con la ansiedad. Y esto es lo que pasó:los animales a los que se les administró escamas de grafeno, después de seis días, 'olvidé' las respuestas relacionadas con la ansiedad, rescatando su comportamiento ".

La segunda parte de la investigación se realizó in vitro. “In vivo solo pudimos observar cambios de comportamiento y no pudimos evaluar el impacto de las escamas de grafeno en las sinapsis, "explica Giada Cellot, investigadora del SISSA y primera autora del estudio junto con Audrey Franceschi Biagioni. "Los experimentos in vitro permitieron trabajar en un modelo simplificado, para conocer los mecanismos a través de los cuales las escamas de grafeno pueden interactuar con las neuronas. Usamos cultivos neuronales obtenidos de la amígdala, la región del cerebro donde ocurre la respuesta al estrés, y observamos que los efectos de los nanomateriales eran específicos para las sinapsis excitadoras y una breve exposición a escamas de grafeno podría prevenir la plasticidad patológica de las sinapsis ".

Gracias a estos hallazgos, Las escamas de grafeno han mostrado su potencial como nanotools (herramientas biomédicas compuestas por nanomateriales) que podrían actuar de forma específica y reversible sobre la actividad sináptica para interrumpir un proceso patológico y por tanto podrían utilizarse también para el transporte de fármacos o para otras aplicaciones en el campo de la medicina de precisión.