Les nanotubes de carbone présentent des caractéristiques intéressantes les rendant particulièrement adaptés à la construction de dispositifs hybrides spéciaux constitués de matière biologique et de matière synthétique. Ceux-ci pourraient rétablir les connexions entre les cellules nerveuses au niveau de la colonne vertébrale qui ont été perdues en raison de lésions ou de traumatismes. Ceci est le résultat d'une recherche publiée dans la revue scientifique Nanomédecine :Nanotechnologie, La biologie, et médecine menée par une équipe pluridisciplinaire composée de SISSA (International School for Advanced Studies), l'Université de Trieste, ELETTRA Sincrotrone et deux institutions espagnoles, Fondation Basque pour la Science et CIC BiomaGUNE.

Des chercheurs ont étudié les effets possibles sur les neurones des interactions avec les nanotubes de carbone. Les scientifiques ont prouvé que ces nanomatériaux pouvaient réguler la formation de synapses, structures spécialisées à travers lesquelles les cellules nerveuses communiquent, et moduler les mécanismes biologiques tels que la croissance des neurones dans le cadre d'un processus d'autorégulation. Ce résultat, qui montre à quel point l'intégration entre les cellules nerveuses et ces structures synthétiques est stable et efficace, met en évidence les utilisations possibles des nanotubes de carbone comme facilitateurs de la régénération neuronale ou pour créer une sorte de pont artificiel entre des groupes de neurones dont la connexion a été interrompue. Les tests in vivo ont déjà commencé.

"Systèmes d'interface, ou, plus généralement, prothèses neuronales, qui permettent un rétablissement effectif de ces connexions font l'objet d'une enquête active, " dit Laura Ballerini (SISSA). " Le matériau parfait pour construire ces interfaces neuronales n'existe pas, pourtant les nanotubes de carbone sur lesquels nous travaillons se sont déjà avérés avoir de grandes potentialités. Après tout, les nanomatériaux représentent actuellement notre meilleur espoir pour développer des stratégies innovantes dans le traitement des lésions de la moelle épinière. » Ces nanomatériaux sont utilisés à la fois comme échafaudages, comme cadres de soutien pour les cellules nerveuses, et en tant qu'interfaces transmettant les signaux par lesquels les cellules nerveuses communiquent entre elles.

De nombreux aspects, cependant, doivent encore être abordés. Parmi eux, l'impact sur la physiologie neuronale de l'intégration de ces structures nanométriques avec la membrane cellulaire. « Étudier l'interaction entre ces deux éléments est crucial, car cela pourrait également entraîner des effets indésirables, que nous devons exclure, " dit Laura Ballerini. " Si, par exemple, le simple contact provoquait une augmentation vertigineuse du nombre de synapses, ces matériaux seraient essentiellement inutilisables."

"Cette, ", ajoute Maurizio Prato, "C'est précisément ce que nous avons étudié dans cette étude où nous avons utilisé des nanotubes de carbone purs."

Les résultats de la recherche sont extrêmement encourageants :« Tout d'abord, nous avons prouvé que les nanotubes n'interfèrent pas avec la composition des lipides, de cholestérol en particulier, qui constituent la membrane cellulaire des neurones. Les lipides membranaires jouent un rôle très important dans la transmission des signaux à travers les synapses. Les nanotubes ne semblent pas influencer ce processus, ce qui est très important."

La recherche a également mis en évidence le fait que les cellules nerveuses se développant sur le substrat des nanotubes via cette interaction se développent et arrivent à maturité très rapidement, atteindre finalement une condition d'homéostasie biologique. "Les nanotubes facilitent la pleine croissance des neurones et la formation de nouvelles synapses. Cette croissance, cependant, n'est pas aveugle et illimité. Nous avons prouvé qu'après quelques semaines, un équilibre physiologique est atteint. Avoir établi le fait que cette interaction est stable et efficace est un aspect d'une importance fondamentale."

Laura Ballerini dit, « Nous prouvons que les nanotubes de carbone sont très performants en termes de durée, adaptabilité et compatibilité mécanique avec le tissu. Maintenant, nous savons que leur interaction avec le matériel biologique, trop, est efficace. Sur la base de ces preuves, nous étudions déjà l'application in vivo, et les résultats préliminaires semblent être très prometteurs également en termes de récupération des fonctions neurologiques perdues."