Nanorurki węglowe są obiecującym, "inteligentnym" materiałem do naprawy mózgu
Naukowcy z Włoch i Szwajcarii, których badania są finansowane ze środków unijnych, wykazali, że nanorurki węglowe poprawiają reaktywność nerwową, przez co są potencjalnie dobrym kandydatem do wykorzystania w projektach "inteligentnych materiałów" do zastosowań biomedycznych, takich jak naprawa mózgu. Badania, których wyniki opublikowano w czasopiśmie Nature Nanotechnology, zostały sfinansowane w części z Szóstego Programu Ramowego (6PR), w ramach projektu NEURONANO (W kierunku nowych generacji neuroimplantów: inżynieria neuronalna/zintegrowane czynnościowe nanorurki węglowe). Projekt NEURONANO otrzymał finansowanie na kwotę około 1,8 mln EUR w ramach tematu "Nanotechnologie i nanonauki" 6PR. Głównym celem projektu było połączenie nanorurek węglowych z innymi technologiami, aby opracować biochipy do naprawy uszkodzonych tkanek ośrodkowego układu nerwowego. Węgiel występuje w wielu postaciach, z których najlepiej znanymi są diament i grafit. Ostatnio wiele uwagi poświęca się nanorurkom węglowym, niezwykle wytrzymałym cylindrycznym molekułom węgla o wyjątkowych właściwościach elektrycznych. W ostatnich badaniach naukowcy porównywali właściwości elektryczne nanorurek węglowych ze sposobem pobudzania nerwów w ośrodkowym układzie nerwowym. Zmierzyli aktywność elektryczną pojedynczych komórek nerwowych, wykorzystując technologię mikroskopii elektronowej i teoretyczne modelowanie, aby przekonać się, w jaki sposób nanorurki wpływają na reakcję układu nerwowego. Wyniki pokazują, że nanorurki węglowe mogą poprawić reaktywność nerwową. Nanorurki węglowe, jak wyjaśniają autorzy, ściśle przylegają do błony komórek nerwowych. To umożliwia im wytwarzanie "elektrycznych skrótów" między jedną a drugą stroną neuronu, co przyspiesza przesył komunikatu. Model matematyczny zaproponowany przez naukowców wyjaśnia to zjawisko i pokazuje jego konsekwencje. Wyniki są fascynujące, gdyż stanowią olbrzymi postęp w zakresie, jak to ujmuje dr Henry Markram z École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) w Szwajcarii, "trzech fundamentalnych przeszkód w opracowaniu niezawodnych neuroprotez: stworzenia interfejsu między tkanką nerwową a urządzeniem; poznania najlepszego sposobu pobudzania tkanki nerwowej; oraz zrozumienia, które bodźce nerwowe powinny być rejestrowane przez urządzenie, aby mogło podjąć automatyczną i odpowiednią decyzję. Według dr Markrama: "Nowoodkryta technologia opierająca się na interfejsie z nanorurek węglowych wraz z najnowszymi interfejsami stymulacyjnymi mózg-maszyna stanowi klucz do opracowania wszelkiego typu neuroprotez: wzroku, słuchu, węchu, ruchu, blokujących ataki epileptyczne, bypasów kręgowych oraz naprawiających, a nawet poprawiających funkcje kognitywne". Dr Michele Giugliano z EPFL (obecnie na Uniwersytecie Antwerpskim w Belgii) powiedziała: "Ten wynik ma ogromne znaczenie dla wschodzącej dzdziedziny, jaką jest neuroinżynieria i neuroprotetyka". Dr Giugliano i współautorka dr Laura Ballerini z Uniwersytetu w Trieście we Włoszech przypuszczają, że nanorurki będzie można wykorzystywać jako moduł konstrukcyjny w przyszłych układach "bypasów elektrycznych" w leczeniu traumatycznego urazu mózgu lub w nowoczesnych elektrodach, które zastąpiłyby metalowe części urządzeń do głębokiej stymulacji mózgu, wykorzystywane obecnie w leczeniu choroby Parkinsona i głębokich depresji. Nanorurki węglowe wykorzystano ostatnio w konstrukcji pamięci mechanicznej; nanoskalowych silnikach elektrycznych; czujniku wodorowym; ekranach dotykowych i elastycznych wyświetlaczach. Odbiornik radiowy składający się z pojedynczej nanorurki został opracowany w 2007 r., natomiast w roku 2008 wykorzystano arkusz nanorurek do obsługi głośnika. Badania sprawdzające ich przydatność w przechowywaniu energii również przyniosły interesujące wyniki. Zdaniem autorów, dokładny mechanizm oddziaływania nanorurek na komórki nerwowe nie został jeszcze całkowicie zgłębiony. Jednakże wyniki wskazują, że nanorurki mogą wpływać na przetwarzanie informacji neuronalnej. "Choć uproszczone - podsumowali - rozważania te stanowią pierwszą próbę powiązania zjawiska elektrycznego w nanomateriałach z neuronalną pobudliwością i być może pozwolą przewidywać lub projektować interakcje między nanomateriałami a neuronami."
Kraje
Szwajcaria, Włochy