Ricerche

I ricercatori delle Università di Chalmers e di Göteborg hanno dimostrato che la nanocellulosa stimola la formazione di reti neurali.

Questo è il primo passo verso la creazione di un modello tridimensionale del cervello. Tale modello potrebbe portare la ricerca sul cervello a livelli completamente nuovi, ad esempio per quanto riguarda l'Alzheimer e il Parkinson.

Da due anni il gruppo di ricerca cerca di far crescere cellule nervose umane su nanocellulosa. "Questa è stata una grande sfida", dice Paul Gatenholm, docente di Tecnologia dei Biopolimeri alla Chalmers. "Fino a poco tempo fa le cellule morivano dopo un po', dal momento che non eravamo in grado di farle aderire al substrato. Ma dopo molti esperimenti abbiamo scoperto un metodo per farli attaccare alla struttura, dando loro più carica positiva. Ora abbiamo un metodo stabile per la coltivazione di cellule nervose su nanocellulosa".

Quando le cellule nervose infine si sono fissate al supporto, hanno cominciato a sviluppare e generare contatti tra loro, le cosiddette sinapsi. E' stata prodotta una rete neurale di centinaia di cellule. I ricercatori possono ora utilizzare impulsi elettrici e sostanze chimiche di segnalazione per generare impulsi nervosi, che si diffondono attraverso la rete in modo molto simile a come avviene nel cervello. Essi possono anche studiare come le cellule nervose reagiscono con altre molecole, come i prodotti farmaceutici.

Cellule nervose che crescono su una struttura tridimensionale di nanocellulosa. Una delle applicazioni che il gruppo di ricerca vorrebbe studiare è la distruzione delle sinapsi tra le cellule nervose, uno dei primi segni dell'Alzheimer. Le sinapsi sono i collegamenti tra le cellule nervose. Nell'immagine, le sinapsi funzionanti sono gialle e i punti rossi indicano dove le sinapsi sono state distrutte.Illustrazione di Philip Krantz, Chalmers.

I ricercatori stanno cercando di sviluppare un "cervello artificiale", che può aprire nuove possibilità nella ricerca sul cervello e l'assistenza sanitaria e, infine, può portare allo sviluppo di biocomputer. Per cominciare, il gruppo si propone di indagare sulla distruzione delle sinapsi tra le cellule nervose, che è uno dei primi segni dell'Alzheimer. Ad esempio, vorrebbero coltivare cellule nervose e studiare come le cellule reagiscono al liquido spinale dei pazienti.

In futuro questo metodo può essere utile per testare diversi farmaci candidati che potrebbero rallentare la distruzione delle sinapsi. Inoltre, si potrebbe fornire una migliore alternativa agli esperimenti su animali nel campo della ricerca sul cervello in generale. La capacità di coltivare le cellule nervose su nanocellulosa è un importante passo avanti in quanto ci sono molti vantaggi nel materiale. "Si possono creare pori nella nanocellulosa, consentendo alle cellule nervose di crescere in un matrice tridimensionale. Questo dà confort extra alle cellule e crea un ambiente realistico di coltivazione che è più simile a un vero cervello rispetto alla fonte di coltivazione tridimensionale delle cellule", dice Paul Gatenholm.

Paul Gatenholm dice che ci sono una serie di nuove applicazioni biomediche per la nanocellulosa. Attualmente sta guidando anche altri progetti che utilizzano il materiale; ad esempio, un progetto in cui i ricercatori stanno usando la nanocellulosa per sviluppare la cartilagine e creare orecchi esterni artificiali. Il suo gruppo di ricerca ha sviluppato in precedenza vasi sanguigni artificiali fatti di nanocellulosa, che si stanno valutando in studi pre-clinici.

La ricerca sulle nuove aree di applicazione della nanocellulosa è di grande importanza strategica per la Svezia. Vari progetti sono finanziati dalla Knut e Alice Wallenberg Foundation e condotti in collaborazione tra la Chalmers e la KTH all'interno del Wallenberg Wood Science Center (WWSC).

La nanocellulosa è un materiale composto da fibre di cellulosa di dimensioni nanometriche. Tipiche dimensioni sono: larghezze da 5 a 20 nanometri e lunghezze fino a 2.000 nanometri. La nanocellulose può essere prodotta dai batteri che tessono una fitta struttura di fibre di cellulosa. Può anche essere isolata dalla polpa di legno mediante trasformazione in un omogeneizzatore ad alta pressione.

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Fonte: Materiale della Chalmers University of Technology, via AlphaGalileo.

Pubblicato in ScienceDaily il 19 Marzo 2012 - Traduzione di Franco Pellizzari.

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