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Towards new generations of neuro-implantable devices: engineering NEUROns/carbon NANOtubes integrated functional units

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Nanodispositivi per la rigenerazione del sistema nervoso

Alcuni ricercatori finanziati dall'UE hanno dimostrato gli effetti di nanomateriali endogeni sulla connettività neuronale in coltura, che potrebbero essere impiegati per la realizzazione di nanodispositivi impiantabili nei sistema nervoso centrale.

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Con l'avvento della nanotecnologia e della possibilità di costruire sistemi elettrici a scala atomica, le potenzialità dell'uso di biochip nanoingegnerizzati nel trattamento dei danni tessutali e funzionali causati da eventi traumatici e malattie del sistema nervoso centrale stanno aprendo nuove frontiere. Il progetto Neuronano ("Towards new generations of neuro-implantable devices: engineering neurons/carbon nanotubes integrated functional units") era finalizzato all'analisi delle problematiche fondamentali correlate alle interazioni tra neuroni e nanomateriali. I ricercatori hanno cercato di sfruttare il controllo elettrico dell'ambiente cellulare locale tramite nanomateriali che incoraggiano la rigenerazione neuronale e sviluppare nanodispositivi per la registrazione e la stimolazione extracellulare del sistema nervoso centrale. I nanotubi in carbonio offrono un eccellente potenziale per l'integrazione con la tecnologia degli array multielettrodo, in quanto esibiscono il massimo rapporto tra resistenza e peso rispetto a qualunque sostanza oggi nota, possono penetrare facilmente nelle membrane cellulari e vantano interessanti proprietà elettriche. Il team di ricerca ha concentrato gli studi su reti del sistema nervoso centrale in coltura, complesse ma ben definite: l'ippocampo e la neocorteccia dal cervello e le reti di locomozione del midollo spinale. I ricercatori hanno studiato i meccanismi dell'organizzazione delle strutture sottostanti all'attività elettrica quando sono formate su nanosubstrati elettricamente conduttivi e la modalità con cui la loro organizzazione cambia quando sottoposti a stimolazione elettrica cronica o molecolare specifica tramite nanotubi in carbonio con array multielettrodo.Gli scienziati del progetto hanno dimostrato l'importanza dei nanotubi in carbonio nelle proprietà integrative neuronali a livello di singole cellule, e hanno concretizzato la possibilità di utilizzare i nanotubi in carbonio come nanostrumenti per reingegnerizzare la connettività neuronale del sistema nervoso centrale quando collocati nei tessuti, valutando, infine, i dispositivi con array multielettrodo in relazione alla stimolazione elettrica con o senza pattern del tessuto del sistema nervoso centrale.Il progetto Neuronano ha apportato significativi contributi all'uso dei nanodispositivi ingegnerizzati per l'uomo, per la modulazione della connettività e dell'attività elettrica neuronale delle colture di tessuto del sistema nervoso centrale e le potenziali applicazioni nella rigenerazione neurale nei casi patologici o traumatici. La futura commercializzazione dei risultati potrebbe contribuire al ripristino delle funzioni del sistema nervoso centrale, inclusi i sensi, ad esempio l'udito e la vista, la parola e la deambulazione, e perfino eventi cognitivi, ad esempio l'apprendimento e la memoria, migliorando la qualità della vita di milioni di persone.

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