Tecnologia inovadora de grafeno para amortecer a atividade das sinapses - esta é a ideia por trás de um estudo publicado recentemente na revista ACS Nano coordenado pela Escola Internacional de Estudos Avançados de Trieste (SISSA) e pela Universidade de Trieste. Em particular, o estudo mostrou como os flocos de óxido de grafeno são eficazes em interferir nas sinapses excitatórias, um efeito que pode ser útil em novos tratamentos para doenças como a epilepsia.

O laboratório de Laura Ballerini da SISSA em colaboração com a Universidade de Trieste, a Universidade de Manchester e a Universidade de Castilla -la Mancha, descobriu uma nova abordagem para modular sinapses. Essa metodologia pode ser útil para o tratamento de doenças nas quais a atividade elétrica do nervo é alterada. Ballerini e Maurizio Prato (Universidade de Trieste) são os principais investigadores do projeto dentro do carro-chefe europeu do grafeno, uma colaboração internacional de longo alcance de 10 anos (um bilhão de euros em financiamento) que estuda usos inovadores do material.

Os tratamentos tradicionais para doenças neurológicas geralmente incluem medicamentos que atuam no cérebro ou neurocirurgia. Porém, hoje, a tecnologia do grafeno está se mostrando promissora para esses tipos de aplicações, e está recebendo cada vez mais atenção da comunidade científica. O método estudado por Ballerini e colegas usa "nanofitas de grafeno" (flocos) que tamponam a atividade das sinapses simplesmente por estarem presentes.

"Administramos soluções aquosas de flocos de grafeno a neurônios em cultura em condições de exposição 'crônicas', repetir a operação todos os dias durante uma semana. Analisando a atividade elétrica neuronal funcional, então rastreamos o efeito nas sinapses ", diz Rossana Rauti, Pesquisador do SISSA e primeiro autor do estudo.

Nos experimentos, o tamanho dos flocos variou (10 mícrons ou 80 nanômetros), bem como o tipo de grafeno:em uma condição o grafeno foi usado, noutro, óxido de grafeno. "O efeito de 'tamponamento' na atividade sináptica acontece apenas com flocos menores de óxido de grafeno e não em outras condições, "diz Ballerini." O efeito, no sistema que testamos, é seletivo para as sinapses excitatórias, enquanto está ausente nos inibitórios "

Uma questão de tamanho

Qual é a origem dessa seletividade? "Sabemos que, em princípio, o grafeno não interage quimicamente com as sinapses de forma significativa - seu efeito provavelmente se deve à mera presença de sinapses, "explica o pesquisador do SISSA e um dos autores do estudo, Denis Scaini. “Ainda não temos provas diretas, mas nossa hipótese é que há uma ligação com a organização subcelular do espaço sináptico. "

Uma sinapse é um ponto de contato entre um neurônio e outro, onde o sinal elétrico nervoso "salta" entre uma unidade pré e pós-sináptica. Há uma pequena lacuna ou descontinuidade onde o sinal elétrico é "traduzido" por um neurotransmissor e liberado pela terminação pré-sináptica no espaço extracelular e reabsorvido pelo espaço pós-sináptico, para ser traduzido novamente em um sinal elétrico. O acesso a este espaço varia em função do tipo de sinapses:“Para as sinapses excitatórias, a organização da estrutura permite maior exposição para a interação dos flocos de grafeno, ao contrário das sinapses inibitórias, que são menos acessíveis fisicamente neste modelo experimental, "diz Scaini.

Outra pista de que a distância e o tamanho podem ser cruciais no processo é encontrada na observação de que o grafeno desempenha sua função apenas na forma oxidada. "O grafeno normal parece uma folha esticada e rígida, enquanto o óxido de grafeno parece amassado, e, portanto, possivelmente favorecendo a interface com o espaço sináptico, "acrescenta Rauti.

A administração de soluções em flocos de grafeno deixa os neurônios vivos e intactos. Por esta razão, a equipe acredita que eles poderiam ser usados ​​em aplicações biomédicas para o tratamento de certas doenças. "Podemos imaginar como alvo uma droga explorando a seletividade aparente dos flocos para sinapses, assim, visando diretamente a unidade funcional básica dos neurônios ", conclui Ballerini.