Som i en science fiction -roman, små rymdfarkoster som kan nå en specifik plats i hjärnan och påverka driften av specifika typer av neuroner eller läkemedelsleverans:Graphen flakes, ämnet för den nya studien av gruppen av SISSA -professor Laura Ballerini, öppna upp verkligt futuristiska horisonter. Med forskaren Rossana Rauti, Ballerini är ansvarig för den studie som nyligen publicerats i tidskriften Nano bokstäver .

Mäter bara en miljonedel av en meter, dessa partiklar har visat sig kunna störa signalöverföringen vid excitatoriska neuronala synaptiska korsningar. Vidare, studien har visat att de gör det på ett reversibelt sätt, eftersom de försvinner utan att lämna spår några dagar efter att de har administrerats. Grundforskning kan initiera ytterligare studier, inriktad på att undersöka möjliga terapeutiska effekter för behandling av problem, såsom epilepsi, där ett överskott av aktiviteten hos de excitatoriska neuronerna registreras, eller att studera innovativa sätt att transportera terapeutiska ämnen på plats. Forskningen, genomförs i samarbete med universiteten i Trieste, Manchester och Strasbourg, bedrivs inom Graphene Flagship, Europeiska unionens omfattande finansieringsprojekt, som syftar till att undersöka grafens potential inom de mest olika applikationsområdena, från biomedicin till industri.

En selektiv och reversibel effekt

"Vi rapporterade i in vitro -modeller att dessa små flingor störde överföringen av signalerna från en neuron till en annan som verkar vid specifika zoner som kallas synapser, som är avgörande för vårt nervsystems funktion, "förklara Ballerini och Rauti." Det intressanta är att deras handling är selektiv på specifika synapser, nämligen de som bildas av neuroner som i vår hjärna har rollen att excitera (aktivera) sina målneuroner. Vi ville förstå om detta stämmer inte bara i in vitro -experiment utan också inuti en organism, med all variabel potential och komplexitet som härrör från den. "Resultatet var mer än positivt." I våra modeller analyserade vi hippocampus aktivitet, ett specifikt område av hjärnan, injicera flingorna i den platsen. Vad vi såg, tack vare fluorescerande spårämnen, är att partiklarna effektivt insinuerar sig själva bara inuti synapserna av excitatoriska neuroner. På det här sättet, de stör aktiviteten hos dessa celler. Dessutom, de gör det med en reversibel effekt:efter 72 timmar, de fysiologiska mekanismerna för hjärnans clearance tog bort alla flingor helt.

Varken stort eller litet:Hur flingorna fungerar

Intresset för förfarandet, förklara forskarna, ligger också i det faktum att flingorna tydligen tolereras väl när de injicerats i organismen:"Det inflammatoriska svaret och immunreaktionen har visat sig vara lägre än det som registrerats vid administrering av enkel saltlösning. Detta är mycket viktigt för möjliga terapeutiska ändamål." Specificiteten hos flingornas verkan, förklarade forskarna, skulle ligga i storleken på de använda partiklarna. De kan inte vara större eller mindre än de som antogs för denna studie (som mätte cirka 100-200 nanometer i diameter):"Storleken är förmodligen roten till selektivitet:om flingorna är för stora kan de inte tränga igenom synapsen, som är mycket smala områden mellan en neuron och den andra. Om de är för små, de är antagligen helt utplånade - i slutändan i båda fallen, inga effekter på synapser observerades. "Forskningen kommer nu att undersöka den möjliga utvecklingen av denna upptäckt, med en möjlig terapeutisk horisont av bestämt intresse för olika patologier.