Investigadores tienden un 'puente' de carbono entre tejidos nerviosos

"Bajo el microscopio, se ve como una maraña de nudos de tubos. Lo estudió inicialmente el equipo de Maurizio De Crescenzi, en la Universidad de Roma Tor Vergata, para la limpieza de hidrocarburos vertidos en el mar", explica Laura Ballerini, profesora de SISSA y coordinadora del trabajo.

Sin embargo, fue la intuición de Maurizio Prato (Universidad de Trieste) lo que les empujó a investigar la posibilidad de aplicar un material de este tipo en el tejido nervioso. La idea de desarrollar híbridos de neuronas y nano-materiales fue el resultado de un proyecto a largo plazo y la colaboración entre los equipos de Prato y Ballerini.

En el presente estudio, Ballerini y su equipo investigaron la primera reacción del material al tejido nervioso in vitro. "Explantamos dos segmentos de la médula espinal y los cultivamos juntos pero separados por 300 micras", relata Sadaf Usmani, estudiante de doctorado en la Escuela Internacional de Estudios Avanzados y primer autor del estudio.

"En esas condiciones, sin ningún tipo de andamios que reconstruyan el espacio entre los dos explantes, observamos el crecimiento de las fibras nerviosas que se extendía en unos haces rectos en cualquier dirección, pero no necesariamente hacia el otro tejido. Si insertamos un pequeño trozo de la esponja de carbono en el espacio entre los dos, vemos denso crecimiento de las fibras nerviosas que llenan la estructura y se entrelazan con la otra muestra", describe.

"Observar la fibra alcanzando el explante contralateral no es suficiente --señala el investigador de la Universidad de Trieste y uno de los autores del estudio, Denis Scaini--. Hay que demostrar que existe una relación funcional entre las dos poblaciones de neuronas". Para ello, fue crucial la contribución del profesor de SISSA David Zoccolan y su equipo.

"Con las técnicas de análisis de señales que ellos habían desarrollado, fuimos capaces de demostrar dos cosas: en primer lugar, que la actividad nerviosa espontánea en las dos muestras se correlaciona realmente, lo que indica una conexión que no estaba allí cuando no había esponja, y en segundo lugar, que mediante la aplicación de una señal eléctrica a una de las muestras, se podía accionar la actividad de la segunda muestra, pero sólo cuando los nanotubos estaban presentes", describe.

BUENA TOLERANCIA DEL MATERIAL

Los resultados en el laboratorio fueron sumamente positivos, pero no fueron suficientes para Ballerini y sus colegas. "Seguir invirtiendo energía y recursos adicionales para el estudio de potenciales aplicaciones es crucial para probar si el material es aceptado por los organismos vivos y sin consecuencias negativas", explica Ballerini.

Para realizar estas pruebas, su equipo trabajó en estrecha colaboración con la investigadora postdoctoral de SISSA y miembro del equipo de Zoccolan Federica Rosselli. "Implantamos pequeñas porciones del material en el cerebro de roedores sanos. Después de cuatro semanas, observamos que el material se toleró bien. Hubo cicatrices limitadas, así como bajas respuestas inmunes y algunos indicadores biológicos incluso mostraron que podrían ser implicaciones positivas. También hubo una invasión progresiva de las neuronas dentro de la esponja. Las ratas estuvieron vitales y saludables durante las cuatro semanas", dice Usmani.

"En conclusión --resume Ballerini--, los excelentes resultados a nivel estructural y funcional in vitro e in vivo que mostraron biocompatibilidad nos anima a continuar con esta línea de investigación. Estos materiales podrían ser útiles para cubrir los electrodos utilizados para el tratamiento de los trastornos del movimiento, como la enfermedad de Parkinson, porque son bien aceptados por el tejido, mientras que los implantes que se utilizan hoy en día pierden eficacia con el tiempo a causa de tejido cicatricial. Esperamos que esto anime a otros equipos de investigación multidisciplinares con experiencia a ampliar este tipo de estudios aún más".