Som submikroskopiske rumfartøjer:Grafenflager til at kontrollere neuronaktivitet

Som i en science fiction-roman, minimale rumfartøjer, der er i stand til at nå et bestemt sted i hjernen og påvirke funktionen af ​​specifikke typer neuroner eller medicinafgivelse:Grafenflager, emnet for den nye undersøgelse af gruppen af ​​SISSA professor Laura Ballerini, åbne op for virkelig futuristiske horisonter. Sammen med forskeren Rossana Rauti, Ballerini er ansvarlig for undersøgelsen, der for nylig er offentliggjort i tidsskriftet Nano bogstaver .

Måler kun en milliontedel af en meter, disse partikler har vist sig i stand til at interferere med transmissionen af ​​signalet ved excitatoriske neuronale synaptiske forbindelser. Desuden, undersøgelsen har vist, at de gør det på en reversibel måde, fordi de forsvinder uden at efterlade spor få dage efter, at de er blevet administreret. Grundforskning kunne igangsætte yderligere undersøgelser, gearet til at undersøge de mulige terapeutiske effekter til behandling af problemer, såsom epilepsi, hvor et overskud af aktiviteten af ​​de excitatoriske neuroner registreres, eller at undersøge innovative måder at transportere terapeutiske stoffer in situ på. Forskningen, udført i samarbejde med universiteterne i Trieste, Manchester og Strasbourg, udføres inden for grafen-flagskibet, Den Europæiske Unions betydelige finansieringsprojekt, som har til formål at undersøge potentialet af grafen i de mest forskellige anvendelsesområder, fra biomedicin til industri.

En selektiv og reversibel effekt

"Vi rapporterede in vitro-modeller, at disse små flager interfererede med transmissionen af ​​signalerne fra en neuron til en anden, der virker i specifikke zoner kaldet synapser, som er afgørende for driften af ​​vores nervesystem, " forklarer Ballerini og Rauti. "Det interessante er, at deres handling er selektiv på specifikke synapser, nemlig dem, der dannes af neuroner, der i vores hjerne har til opgave at excitere (aktivere) deres målneuroner. Vi ønskede at forstå, om dette ikke kun gælder i in vitro-eksperimenter, men også inde i en organisme, med alt det variable potentiale og kompleksitet, der stammer fra det. "Resultatet var mere end positivt." I vores modeller analyserede vi hippocampus aktivitet, et bestemt område af hjernen, sprøjter flagerne ind på stedet. Hvad vi så, takket være fluorescerende sporstoffer, er, at partiklerne effektivt kun insinuerer sig selv inde i synapserne af excitatoriske neuroner. På denne måde de forstyrrer aktiviteten af ​​disse celler. Ud over, de gør det med en reversibel effekt:efter 72 timer, de fysiologiske mekanismer for clearance af hjernen fjernede fuldstændigt alle flagerne.

Hverken store eller små:Sådan fungerer flagerne

Interessen for proceduren, forklare forskerne, ligger også i, at flagerne tilsyneladende tolereres godt, når de først er injiceret i organismen:"Den inflammatoriske reaktion og immunreaktionen har vist sig at være lavere end den, der er registreret ved administration af simpel saltvandsopløsning. Dette er meget vigtigt for mulige terapeutiske formål." Specificiteten af ​​flagernes virkning, forklarede forskerne, ville ligge i størrelsen af ​​de anvendte partikler. De kan ikke være større eller mindre end dem, der blev vedtaget til denne undersøgelse (som målte ca. 100-200 nanometer i diameter):"Størrelsen er sandsynligvis roden til selektivitet:hvis flagerne er for store, er de ude af stand til at trænge igennem synapsen, som er meget snævre områder mellem den ene neuron og den anden. Hvis de er for små, de er formentlig simpelthen udslettet - i sidste ende, i begge tilfælde, der blev ikke observeret nogen effekter på synapser. "Forskningen vil nu undersøge den mulige udvikling af denne opdagelse, med en mulig terapeutisk horisont af bestemt interesse for forskellige patologier.