Un nuovo strumento bioelettronico per sondare le funzioni cerebrali Una nuova tecnologia sta rivoluzionando il modo di diagnosticare i deficit cognitivi e altre attività neuronali. Salute © Thinkstock La riduzione della portata dei disturbi neurologici è divenuta una massima priorità per la ricerca. Alcuni approfondimenti sui meccanismi di base della funzione cerebrale hanno consentito di scoprire concetti chiave relativi alle disfunzioni cerebrali. Tuttavia, le conoscenze necessarie per la diagnosi e la cura sono limitate, a causa della complessa interazione tra comunicazione ionica e biomolecolare nelle reti neurali densamente interconnesse. Gli strumenti biomedici impiantabili più avanzati per sondare le funzioni cerebrali possono soltanto rilevare i potenziali di campo elettrico locale e non hanno la capacità di rilasciare farmaci. Inoltre, dimostrano scarsa biocompatibilità, con conseguenti cicatrici sul tessuto cerebrale. Il progetto BIOPROBE (“Organic bio-electronic neural probe for in vivo molecular sensing and stimulation”), finanziato dall’UE, ha sviluppato una nuova generazione di sonde impiantabili cronicamente, dotate di dispositivi di registrazione a multirilevazione e stimolazione chimica per la somministrazione locale dei farmaci. In tal modo, la capacità di interfacciarsi con il sistema nervoso dovrebbe migliorare decisamente. BIOPROBE ha utilizzato materiali e dispositivi elettronici organici, spesso individuati per la possibilità di processarli a basso costo e la sintonizzabilità chimica delle loro proprietà. A causa delle caratteristiche di morbidezza, flessibilità e permeabilità ionica, questi materiali possono migliorare notevolmente la trasduzione del segnale e la stimolazione cellulare all’interfaccia biologica. Per registrare l’attività neurologica, gli scienziati hanno utilizzato transistori elettrochimici organici (OECT), che recentemente si sono dimostrati biosensori sensibili per metaboliti come il glucosio. L’utilizzo di pompe ioniche elettroniche organiche contribuisce a impartire stimoli biochimici ai neuroni, con un controllo preciso degli spazi e dei tempi. Le attività del progetto hanno riguardato anche la progettazione e la fabbricazione delle sonde vere e proprie, oltre all’ottimizzazione e allo studio dei singoli siti di registrazione e degli elementi di rilascio degli ioni. Questi ultimi consentono un monitoraggio in vivo dell’attività neuronale e della stimolazione simultanea. Gli scienziati si sono dedicati intensamente a validare il dispositivo di prova di principio, sia in vitro che in vivo. L’attenzione è stata rivolta essenzialmente alla coltura dei neuroni dell’ippocampo del ratto, alla registrazione delle sezioni dell’ippocampo e all’esecuzione di test in vivo relativi a sonde basate su OECT su modelli murini epilettici. L’innovativo strumento di ricerca biomedica di BIOPROBE dovrebbe avere importanti implicazioni per la ricerca nelle neuroscienze, offrendo nuove opportunità per molte patologie del cervello che restano difficili da trattare. Parole chiave Bioelettronica, attività neuronali, funzione cerebrale, sonda neurale, rilevazione molecolare
