Kolnanorör uppvisar intressanta egenskaper som gör dem särskilt lämpade för konstruktion av speciella hybridenheter som består av biologiska problem och syntetiskt material. Dessa skulle kunna återupprätta förbindelser mellan nervceller på ryggradsnivå som förlorats på grund av lesioner eller trauma. Detta är resultatet av forskning publicerad i den vetenskapliga tidskriften Nanomedicin:Nanoteknik, Biologi, och medicin genomförd av ett tvärvetenskapligt team bestående av SISSA (International School for Advanced Studies), universitetet i Trieste, ELETTRA Sincrotrone och två spanska institutioner, Baskiska Foundation for Science och CIC BiomaGUNE.

Forskare har undersökt de möjliga effekterna på neuroner av interaktioner med kolnanorör. Forskare har bevisat att dessa nanomaterial kan reglera bildandet av synapser, specialiserade strukturer genom vilka nervcellerna kommunicerar, och modulera biologiska mekanismer såsom tillväxten av neuroner som en del av en självreglerande process. Detta resultat, som visar i vilken utsträckning integrationen mellan nervceller och dessa syntetiska strukturer är stabil och effektiv, lyfter fram möjliga användningar av kolnanorör som underlättar neuronal regenerering eller för att skapa en sorts konstgjord bro mellan grupper av neuroner vars anslutning har avbrutits. In vivo-testning har redan börjat.

"Gränssnittssystem, eller, mer allmänt, neuronala proteser, som möjliggör ett effektivt återupprättande av dessa förbindelser är under aktiv utredning, " säger Laura Ballerini (SISSA). "Det perfekta materialet för att bygga dessa neurala gränssnitt finns inte, ändå har kolnanorören vi arbetar med redan visat sig ha stor potential. Trots allt, nanomaterial representerar för närvarande vårt bästa hopp för att utveckla innovativa strategier för behandling av ryggmärgsskador." Dessa nanomaterial används både som ställningar, som stödjande ramar för nervceller, och som gränssnitt som överför de signaler genom vilka nervceller kommunicerar med varandra.

Många aspekter, dock, måste fortfarande åtgärdas. Bland dem, påverkan på neuronal fysiologi av integrationen av dessa nanometriska strukturer med cellmembranet. "Att studera interaktionen mellan dessa två element är avgörande, eftersom det också kan leda till vissa oönskade effekter, som vi borde utesluta, " säger Laura Ballerini. "Om, till exempel, blotta kontakten framkallade en svindlande ökning av antalet synapser, dessa material skulle vara väsentligen oanvändbara."

"Detta, Maurizio Prato tillägger, "är precis vad vi har undersökt i den här studien där vi använde rena kolnanorör."

Resultaten av forskningen är extremt uppmuntrande:"För det första, vi har bevisat att nanorör inte stör sammansättningen av lipider, särskilt kolesterol, som utgör cellmembranet i neuroner. Membranlipider spelar en mycket viktig roll i överföringen av signaler genom synapserna. Nanorör verkar inte påverka denna process, vilket är väldigt viktigt."

Forskningen har också belyst det faktum att nervcellerna som växer på substratet av nanorör via denna interaktion utvecklas och når mognad mycket snabbt, så småningom nå ett tillstånd av biologisk homeostas. "Nanorör underlättar den fulla tillväxten av neuroner och bildandet av nya synapser. Denna tillväxt, dock, är inte urskillningslös och obegränsad. Vi bevisade att efter några veckor, en fysiologisk balans uppnås. Att ha konstaterat att denna interaktion är stabil och effektiv är en aspekt av grundläggande betydelse."

Laura Ballerini säger, "Vi bevisar att kolnanorör presterar utmärkt när det gäller varaktighet, anpassningsförmåga och mekanisk kompatibilitet med vävnaden. Nu, vi vet att deras interaktion med det biologiska materialet, för, är effektiv. Baserat på dessa bevis, vi studerar redan in vivo-applikationen, och preliminära resultat verkar vara ganska lovande även när det gäller återhämtning av de förlorade neurologiska funktionerna."