Un team di ricerca coordinato dal CNR-ISOF, in collaborazione con il CNR-ISMN, l’Università di Bologna (Unibo) e l’Accademia delle Scienze della Repubblica Ceca, ha scoperto che il grafene possiede proprietà in grado di controllare e modulare le attività degli astrociti, un tipo di cellule cerebrali.
Questo studio, pubblicato su Nature Nanotechnology, potrebbe avere importanti implicazioni per il trattamento di patologie cerebrali complesse come l’epilessia e l’ictus.
La ricerca dimostra che, sfruttando le proprietà uniche dei materiali a base di grafene, è possibile controllare selettivamente i segnali degli astrociti, che, stimolati elettricamente, possono alterare l’attività dei neuroni.
Lo studio è stato condotto dall’Istituto per la Sintesi Organica e la Fotoreattività del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-ISOF) in collaborazione con l’Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati (CNR-ISMN), i dipartimenti Fabit e Dei dell’Università di Bologna (Unibo) e l’Istituto di Medicina Sperimentale della Czech Academy of Science di Praga (Repubblica Ceca).
Gli astrociti, cellule cerebrali a forma di stella, svolgono funzioni cruciali nel cervello, modulando le sinapsi e partecipando a processi di memoria, apprendimento e comportamento. Queste cellule, definite anche “l’altro cervello”, dialogano tra loro, con i neuroni e con i vasi sanguigni attraverso un codice di comunicazione basato sugli ioni di calcio.
“Combinando le diverse proprietà del grafene abbiamo creato un nuovo approccio per stimolare e studiare selettivamente gli astrociti”, spiega Vincenzo Palermo, ricercatore del CNR-ISOF. Lo studio ha confermato che gli astrociti possono essere eccitati da un campo elettrico e rispondono diversamente a seconda del tipo di elettrodi utilizzati, grazie alle proprietà dell’ossido di grafene.
Negli ultimi decenni, la ricerca ha rivoluzionato la visione neurocentrica del cervello, che attribuiva le capacità cognitive solo ai neuroni. Tuttavia, nonostante l’importanza degli astrociti, il loro funzionamento è ancora poco conosciuto e molte tecnologie di studio e trattamento delle malattie del sistema nervoso sono focalizzate sui neuroni.
“Il nostro approccio mira a sviluppare tecnologie in grado di dialogare con gli astrociti, un cambio di paradigma di cui siamo pionieri e che oggi è adottato da sempre più studiosi. Cambiare il modo di comunicare con le cellule cerebrali ci permetterà di affrontare e comprendere meglio le loro funzioni e risolvere disfunzionalità legate ai segnali di calcio negli astrociti, implicate in patologie come ictus ed epilessia”, conclude Valentina Benfenati, ricercatrice del CNR-ISOF e coordinatrice della ricerca con i colleghi Vincenzo Palermo ed Emanuele Treossi.
Il lavoro è stato supportato dal progetto europeo AstroTech, dal Prin-Pnrr Nanodyn e dai progetti di ricerca US-AFOSR AstroLight e AstroTalk, coordinati da Valentina Benfenati, e dal progetto Graphene Flagship, guidato da Vincenzo Palermo. Le attività fanno parte della strategia del gruppo di lavoro su Advanced Materials, Nanomaterials and Biophysics della Commissione Congiunta Italia-USA su Scienza e Tecnologia, guidata da Luigi Ambrosio (CNR) e Sofi Bin-Salamon (AFOSR).
