Due gruppi a condurre la ricerca. Uno al Center for Cooperative Research in Biomaterials in Spagna e uno alla SISSA, Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati in Italia.
Il team ha dimostrato che i materiali funzionali a base di nanotubi di carbonio facilitano la riconnessione delle reti neuronali danneggiate a seguito di lesioni del midollo spinale.
Lo studio, pubblicato dalla rivista scientifica PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), è un enorme passo avanti nella ricerca orientata al recupero da lesioni di questo tipo.
Lo studio
I gruppi di ricerca sono guidati in Spagna dal professore Maurizio Prato, presidente del CIC biomaGUNE (riferimento mondiale nei nanomateriali a base di carbonio) e in Italia dalla professoressa Laura Ballerini. Entrambi hanno esperienza nell’uso delle nanotecnologie e dei nanomateriali per riparare le lesioni neurali del midollo spinale.
La collaborazione tra i gruppi ha dimostrato che i biomateriali a base di nanotubi di carbonio facilitano la comunicazione tra i neuroni, la crescita neuronale e l’instaurazione di connessioni mediante materiali di questo tipo.
Risultati impossibili solo qualche anno fa
Le proprietà elettriche e meccaniche di questo materiale consentono molte applicazioni impensabili per qualsiasi altro materiale.
In particolare, l’interazione di cellule eccitabili, come le cellule nervose e cardiache, rende i nanotubi di carbonio di grande rilevanza. La comunicazione tra le cellule aumenta quando sono interfacciate con i nanotubi di carbonio. Ed oggi è anche possibile costruire strutture meccanicamente stabili che sostengano la crescita dei nervi.
I gruppi di Prato e Ballerini avevano già dimostrato la formazione di connessioni neuronali in sistemi in vitro in colture cellulari. Restava ancora da fare il salto a un modello animale in vivo di lesione del midollo spinale.
Bisogna verificare la possibilità di vedere se le comunicazioni tra i singoli neuroni avrebbero prodotto risultati funzionali.
Riparare lesioni del midollo spinale con i nanomateriali
In quest’ultima svolta i ricercatori hanno dimostrato che in animali con lesione parziale del midollo spinale, l’impianto di nanomateriali ristabilisce gradualmente la riconnessione delle fibre.
L’impianto
È una sorta di spugna di nanotubi di carbonio composta da fibre intrecciate. I nervi si ricollegano nella zona in cui erano stati danneggiati e gli animali riacquistano funzionalità, specie quelle degli arti, i più colpiti dalla lesione. inoltre dimostrato che il materiale è biocompatibile: nessuna reazione immunitaria è stata rilevata.
Una grande speranza
Per gli scienziati, questo significativo passo avanti costituisce “una speranza per il futuro in termini di ulteriore recupero da lesioni del midollo spinale di questo tipo, del nervo ottico, o anche da qualche tipo di lesione traumatica in cui è stata persa la connessione neuronale e la mobilità un arto è colpito.”
Anche se ci vorrà del tempo prima che la loro ricerca trovi un’applicazione clinica, il traguardo è oggi all’orizzonte.
I prossimi passi
La ricerca è stata condotta in condizioni altamente controllate, proprio come qualsiasi studio di laboratorio. Per questo serve progredire con molti altri scenari.
Ad esempio, è fondamentale esplorare a fondo le proprietà microstrutturali e meccaniche del materiale, cioè le proprietà che facilitano la connessione neuronale, prevenendo così possibili effetti collaterali o addirittura il rigetto del materiale stesso.
Si dovrà anche vedere se questi risultati sono confermati in altri modelli animali con minore plasticità neuronale.
Uno degli aspetti principali di questo processo di riconnessione, però, è scoprire se le stesse connessioni esistenti prima della lesione vengono ripristinate o se si verifica la plasticità neuronale.
In altre parole, se vengono stabilite nuove connessioni che non esistevano in precedenza e il sistema nervoso cerca un altro modo per riconnettersi adattandosi alla nuova situazione.
In sintesi: siamo lontani dall’essere in grado di trasferire questo metodo all’uomo. Mostra tutte le caratteristiche di essere trasferibile, ha dimostrato di funzionare, di essere efficace e di non provocare reazioni avverse nei modelli animali.
