Графеновые хлопья могут влиять на работу нейронов в мозге

Новое исследование SISSA разработало наноматериалы, которые являются безопасными и селективными и имеют обратимый эффект. Это новое исследование пролило свет на их способность достигать определенных мест и влиять на активность определенных клеток мозга.

Предоставлено: SISSA

Это прокладывает путь для заметных будущих сценариев в исследованиях и для разработки возможных методов лечения неврологических заболеваний.

Как и в научно-фантастическом романе, в котором мельчайшие космические корабли могут достигать определенного местоположения мозга и контролировать работу определенных типов нейронов или доставки лекарств, графеновые хлопья, тема нового исследования группы профессора SISSA Лауры Баллерини проложить путь к чрезвычайно продвинутой перспективе.

Вместе с ученым Россаной Раути Баллерини руководит исследованиями, недавно опубликованными в журнале Nano Letters . Размер этих частиц составляет всего одну миллионную часть метра, и было установлено, что они могут мешать передаче сигнала в возбуждающих нейрональных синаптических соединениях. Более того, исследования показали, что эти частицы делают это обратимым образом, поскольку они исчезают через несколько дней после введения, не оставляя следов.

Это положительное свидетельство позволяет провести фундаментальные исследования, которые могут начать дальнейшие исследования, направленные на изучение возможных терапевтических воздействий для лечения расстройств, таких как эпилепсия, при которых регистрируется избыток активности возбуждающих нейронов, или на исследование новых методы переноса лечебных веществ на месте. Исследование, проведенное в сотрудничестве с университетами Триеста, Манчестера и Страсбурга, проводится в рамках графического флагманского проекта, масштабного проекта Европейского Союза, целью которого является анализ перспектив графена в самых разных областях применения. от биомедицинских до промышленных.

Селективный и обратимый эффект

« Мы сообщали в моделях in vitro, что эти маленькие чешуйки мешали передаче сигналов от одного нейрона к другому, действуя в определенных зонах, называемых синапсами, которые имеют решающее значение для работы нашей нервной системы », объясняют Балерини и Раути. « Интересно то, что их действие избирательно в отношении определенных синапсов, а именно тех, которые образованы нейронами, которые в нашем мозгу играют роль, чтобы возбудить (активировать) их нейроны-мишени. Мы хотели понять, верно ли это не только в экспериментах in vitro, но и в организме, со всем переменным потенциалом и сложностью, проистекающими из него ».

Результат был более чем положительным. « В наших моделях мы анализировали активность гиппокампа, особой области мозга, вводя хлопья в этот участок. Благодаря флуоресцентным индикаторам мы увидели, что частицы эффективно внедряются только в синапсы возбуждающих нейронов. Таким образом, они мешают активности этих клеток. Кроме того, они делают это с обратимым эффектом: через 72 часа физиологические механизмы очистки мозга полностью удаляют все хлопья ».

Ни большие, ни маленькие: как работают хлопья

Ученые объяснили, что интерес к этой процедуре также заключается в том факте, что хлопья действительно хорошо переносятся после введения в организм: « Воспалительная реакция и иммунная реакция оказались ниже, чем при введении простой физиологический раствор. Это очень важно для возможных терапевтических целей ». Ученые также объяснили, что специфичность действия хлопьев будет зависеть от размера используемых частиц. Они не могут быть ни меньше, ни больше, чем те, которые были приняты для этого исследования (диаметр которых составлял приблизительно 100–200 нм): « Размер, вероятно, лежит в основе селективности: если чешуйки слишком велики, они не могут проникнуть через синапс, которые являются очень узкими областями между одним нейроном и другим. Если они слишком малы, они, по-видимому, просто уничтожаются, и в обоих случаях никакого воздействия на синапсы не наблюдалось ».

В исследовании теперь будут изучаться возможные достижения этого открытия с потенциальным терапевтическим горизонтом, представляющим определенный интерес для различных патологий.

Source link