Neurônios cultivados em nanotubos abrem caminho para interfaces neurais vivas

A malha de nanotubos mostrou-se o andaime ideal para o cultivo dos neurônios e o estabelecimento de sinapses entre eles.
[Imagem: Myriam Barrejón et al. - 10.1021/acsnano.9b02429]

Neurônios em nanotubos

Tidos como um dos materiais mais promissores para a área da eletrônica, os nanotubos de carbono podem estar encontrando sua verdadeira vocação na biologia.

Tratados com uma técnica química conhecida como reticulação, ou ligação cruzada, os nanotubos se transformaram em um substrato ideal para o crescimento de neurônios, com seus braços que estendem em várias direções.

Embora crescer neurônios em laboratório seja algo trivial, isso é feito em discos de Petri, formando apenas culturas planas. Culturas celulares 3D, por sua vez, dependem de um substrato adequado, que funcione como andaime para que as células formem tecidos.

Além do desenvolvimento de miniórgãos para estudos fundamentais e testes de medicamentos, uma estrutura neuronal 3D é um passo importante para a criação de interfaces neuronais regenerativas - para reparar lesões da coluna vertebral, por exemplo.

"Nós os reticulamos ou, para ser mais claro, tratamos os nanotubos para que eles pudessem se ligar uns aos outros graças a reações químicas específicas. Descobrimos que este procedimento dá ao material características muito interessantes. Por exemplo, o material se organiza de maneira estável de acordo com uma forma precisa que nós escolhemos: um tecido onde as células nervosas precisam ser plantadas, por exemplo. Ou em torno de alguns eletrodos," explicou o professor Maurizio Prato, da Universidade de Trieste, na Itália.

Esta micrografia confocal mostra redes híbridas de neurônios e nanotubos de carbono.
[Imagem: Rossana Rauti]

Encanamento de nanotubos

O processo de reticulação cria uma malha tridimensional de nanotubos, como se fossem canos conectados entre si em várias direções. A equipe alcançou um nível de interconexão que não apenas incentiva o desenvolvimento dos neurônios, como também facilita seu desenvolvimento e o estabelecimento de sinapses.

"Descobrimos que o processo químico tem efeitos importantes porque, através deste tratamento, podemos modular a atividade dos neurônios, em termos de crescimento, adesão e sobrevivência. Esses materiais também podem regular a comunicação entre os neurônios. Podemos dizer que o tapete de nanotubos de carbono interligados interage intensamente e de forma construtiva com as células nervosas," disse a professora Laura Ballerini.

O próximo passo da pesquisa será desenvolver híbridos biossintéticos para aplicações médicas e para o interfaceamento homem-máquina, incluindo o controle de próteses biomecatrônicas por meio de interligações das partes eletromecânicas com o sistema nervoso.

Bibliografia:

Artigo: Chemically Cross-Linked Carbon Nanotube Films Engineered to Control Neuronal Signaling
Autores: Myriam Barrejón, Rossana Rauti, Laura Ballerini, Maurizio Prato
Revista: ACS Nano
DOI: 10.1021/acsnano.9b02429

FONTE: SITE INOVAÇÃO TECNOLOGICA