Koolstofnanobuisjes vertonen interessante eigenschappen waardoor ze bijzonder geschikt zijn voor de constructie van speciale hybride apparaten bestaande uit biologisch materiaal en synthetisch materiaal. Deze kunnen verbindingen herstellen tussen zenuwcellen op ruggengraatniveau die verloren zijn gegaan door laesies of trauma. Dit is het resultaat van onderzoek gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nanogeneeskunde:Nanotechnologie, Biologie, en geneeskunde uitgevoerd door een multidisciplinair team bestaande uit SISSA (International School for Advanced Studies), de Universiteit van Triëst, ELETTRA Sincrotrone en twee Spaanse instellingen, Baskische Stichting voor Wetenschap en CIC BiomaGUNE.

Onderzoekers hebben de mogelijke effecten op neuronen onderzocht van interacties met koolstofnanobuisjes. Wetenschappers hebben bewezen dat deze nanomaterialen de vorming van synapsen kunnen reguleren, gespecialiseerde structuren waardoor de zenuwcellen communiceren, en moduleren van biologische mechanismen zoals de groei van neuronen als onderdeel van een zelfregulerend proces. Dit resultaat, waaruit blijkt in hoeverre de integratie tussen zenuwcellen en deze synthetische structuren stabiel en efficiënt is, wijst op mogelijke toepassingen van koolstofnanobuisjes als facilitators van neuronale regeneratie of om een ​​soort kunstmatige brug te creëren tussen groepen neuronen waarvan de verbinding is onderbroken. In vivo testen is al begonnen.

"Interface systemen, of, algemener, neuronale prothesen, die een effectief herstel van deze verbindingen mogelijk maken, worden actief onderzocht, " zegt Laura Ballerini (SISSA). "Het perfecte materiaal om deze neurale interfaces te bouwen bestaat niet, toch hebben de koolstofnanobuisjes waar we aan werken al bewezen grote mogelijkheden te hebben. Ten slotte, nanomaterialen vormen momenteel onze beste hoop voor het ontwikkelen van innovatieve strategieën voor de behandeling van ruggenmergletsels." Deze nanomaterialen worden zowel als steigers, als ondersteunende kaders voor zenuwcellen, en als interfaces die die signalen verzenden via welke zenuwcellen met elkaar communiceren.

vele aspecten, echter, moeten nog worden aangepakt. Onder hen, de impact op de neuronale fysiologie van de integratie van deze nanometrische structuren met het celmembraan. "Het bestuderen van de interactie tussen deze twee elementen is cruciaal, aangezien het ook tot ongewenste effecten kan leiden, die we zouden moeten uitsluiten, "zegt Laura Ballerini. "Als, bijvoorbeeld, het loutere contact veroorzaakte een duizelingwekkende stijging van het aantal synapsen, deze materialen zouden in wezen onbruikbaar zijn."

"Dit, "Maurizio Prato voegt eraan toe, "Dit is precies wat we hebben onderzocht in deze studie waarbij we nanobuisjes van zuivere koolstof hebben gebruikt."

De resultaten van het onderzoek zijn zeer bemoedigend:"Allereerst, we hebben bewezen dat nanobuisjes de samenstelling van lipiden niet verstoren, van cholesterol in het bijzonder, die het celmembraan in neuronen vormen. Membraanlipiden spelen een zeer belangrijke rol bij de overdracht van signalen via de synapsen. Nanobuisjes lijken dit proces niet te beïnvloeden, wat erg belangrijk is."

Het onderzoek heeft ook aangetoond dat de zenuwcellen die via deze interactie op het substraat van nanobuisjes groeien, zich zeer snel ontwikkelen en volwassen worden, uiteindelijk een toestand van biologische homeostase bereiken. "Nanobuisjes vergemakkelijken de volledige groei van neuronen en de vorming van nieuwe synapsen. Deze groei, echter, is niet willekeurig en onbeperkt. We hebben bewezen dat na een paar weken, een fysiologisch evenwicht wordt bereikt. Het feit dat deze interactie stabiel en efficiënt is vastgesteld, is een aspect van fundamenteel belang."

Laura Ballerini zegt, "We bewijzen dat koolstofnanobuisjes uitstekend presteren in termen van duur, aanpassingsvermogen en mechanische compatibiliteit met het weefsel. Nutsvoorzieningen, we weten dat hun interactie met het biologische materiaal, te, efficiënt is. Op basis van dit bewijs, we zijn al bezig met het bestuderen van de in vivo toepassing, en voorlopige resultaten lijken veelbelovend, ook in termen van herstel van de verloren neurologische functies."