Chercheurs de l'Unité de Recherche en Microélectronique (MIC) de l'Université d'Oulu, en collaboration avec l'Université de Tampere, ont démontré que les nanotubes de carbone peuvent être utilisés pour contrôler la direction de la croissance des cellules neurales.

Les nanotubes de carbone sont des cylindres extrêmement petits qui sont plus solides que l'acier et ont des propriétés conductrices exceptionnelles. En créant des piliers de nanotubes de carbone aux dimensions optimales, les chercheurs peuvent contrôler les directions dans lesquelles les cellules neurales se développent, améliorant la formation d'un réseau de cellules neuronales complexe et orienté.

L'étude, intitulé "Les micropiliers de nanotubes de carbone déclenchent la croissance guidée de réseaux complexes de cellules souches neurales humaines, " est publié dans Nano-recherche .

Les neuroscientifiques étudient la structure et la fonction du système nerveux, de la biologie cellulaire et moléculaire aux maladies du système nerveux telles que la maladie d'Alzheimer et les lésions de la moelle épinière. Bien que des progrès aient été réalisés dans les études liées aux troubles neuronaux et aux nouvelles stratégies de traitement, plusieurs défis demeurent dans ce domaine. Pour favoriser les progrès des neurosciences, la nanotechnologie a joué un rôle important.

Les nanotubes de carbone ont été étudiés pendant plus de 25 ans avec des contributions significatives à la nanotechnologie. La grande majorité des appareils électroniques tels que les ordinateurs et les téléphones portables contiennent des nanotubes de carbone dans leurs composants. L'utilisation la plus populaire des nanotubes de carbone est le renforcement structurel, comme on le voit dans les cadres de vélo et les raquettes de tennis, par exemple.

« Mon axe de recherche est devenu très multidisciplinaire. En tant que physicien de formation, J'ai appliqué des stratégies de science des matériaux pour étudier les systèmes biologiques. Lors de mes premières études postdoctorales, J'ai travaillé deux ans à l'ancien Département d'anatomie et de biologie cellulaire de l'Université d'Oulu. Quand j'ai commencé à travailler avec le professeur Krisztian Kordas, J'ai eu l'opportunité d'en apprendre plus sur les nanotubes de carbone. J'ai été fasciné par l'idée d'explorer leurs propriétés pour des applications médicales, et a commencé à demander un financement dans ce domaine. Cet article est le résultat d'un de mes projets nommé InjectGuide, financé par l'Académie de Finlande, " dit la docente Gabriela Lorite Yrjänä, recherche de pointe dans ce projet.

La capacité de contrôler la croissance des cellules neurales ouvre de nouvelles perspectives dans deux aspects importants des neurosciences. La première consiste à créer de nouveaux types de réseaux microélectroniques pour étudier l'électrophysiologie des réseaux cellulaires. Les réseaux microélectroniques actuels utilisés pour comprendre comment les cellules neuronales communiquent sont construits en 2D, tandis que dans le corps humain, ils poussent dans un environnement 3-D beaucoup plus complexe. Les résultats de cet article démontrent que les micropiliers de nanotubes de carbone peuvent être utilisés comme modèles pour créer des réseaux microélectroniques 3-D. Ce travail est réalisé en collaboration avec la docente Susanna Narkilahti et la chercheuse postdoctorale Laura Ylä-Outinen de l'Université de Tampere, qui a l'expertise des mesures d'électrophysiologie et des cellules neurales.

Une deuxième application potentielle de ces résultats est liée à de nouvelles stratégies pour le traitement des lésions de la moelle épinière ou des nerfs périphériques. Le défi dans ces types de blessures est de faire croître les cellules neurales dans une direction très spécifique.

"Nos résultats fournissent la preuve qu'en disposant les micropiliers de nanotubes de carbone à un espacement spécifique, l'excroissance des cellules neurales peut être dirigée dans n'importe quelle géométrie souhaitée. L'inconvénient de cette étude pour une application clinique est le fait que les nanotubes de carbone sont fixés sur une surface rigide. Prochain, nous visons à transférer ces connaissances à des structures 3-D complexes. Ce travail est réalisé en collaboration avec le professeur Minna Kellomäki de l'Université de Tampere, qui possède l'expertise en hydrogels pour l'ingénierie tissulaire. La collaboration dans la recherche multidisciplinaire est extrêmement importante pour faire des progrès pertinents en science appliquée, " dit la docente Gabriela Lorite Yrjänä.

Au-delà du domaine des neurosciences, La docente Gabriela Lorite Yrjänä et son équipe cherchent également à utiliser des nanotubes de carbone pour permettre la réparation du cartilage.