Pesquisa realizada por dois grupos no Centro de Pesquisa Cooperativa em Biomateriais CIC biomaGUNE e um na SISSA, Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (Itália), mostraram que materiais funcionais baseados em nanotubos de carbono facilitam a reconexão de redes neuronais danificadas como resultado de lesões na medula espinhal. O estudo, publicado pela revista científica PNAS ( Proceedings of the National Academy of Sciences ), constitui um grande avanço na pesquisa voltada para a recuperação de lesões desse tipo.

Os grupos de pesquisa liderados pelo Professor Ikerbasque e Axa Chair do CIC biomaGUNE Maurizio Prato, que é uma referência mundial em nanomateriais à base de carbono, e o liderado pela Professora Laura Ballerini da SISSA em Trieste (Itália) têm experiência no uso de nanotecnologia e nanomateriais para reparar lesões neurais. A colaboração entre os grupos mostrou que os biomateriais à base de nanotubos de carbono facilitam a comunicação entre os neurônios, crescimento neuronal e estabelecimento de conexões por meio de materiais deste tipo.

"As propriedades elétricas e mecânicas deste material permitem muitas aplicações impensáveis ​​para quaisquer outros materiais. Em particular, a interação de células excitáveis, como células nervosas e cardíacas, fazer nanotubos de carbono de grande relevância. A comunicação entre as células aumenta quando há interface com nanotubos de carbono, e também é possível construir andaimes mecanicamente estáveis ​​que sustentam o crescimento do nervo, "diz o professor Prato.

“Os grupos de Prato e Ballerini já haviam demonstrado anteriormente a formação de conexões neuronais em sistemas in vitro em cultura de células. o que ainda restou foi o salto para um modelo animal in vivo de lesão da medula espinhal, a possibilidade de ver se as comunicações entre neurônios individuais de fato também ocorreram no nível de fibras neuronais completas em um modelo in vivo, e se os resultados funcionais estavam sendo alcançados, "explicou Pedro Ramos, Professor Ikerbasque no CIC biomaGUNE, líder da Unidade de Ressonância Magnética e o terceiro ator principal na pesquisa.

Nesta última descoberta, os pesquisadores conseguiram "demonstrar que em um conjunto de animais com corte parcial da medula espinhal, a reconexão das fibras é de fato gradualmente estabelecida por meio do implante inserido, uma espécie de esponja de nanotubos de carbono composta por fibras entrelaçadas. Os nervos se reconectam na área onde foram danificados e, o que é mais, os animais recuperaram a funcionalidade, acima de tudo nas patas traseiras, os mais afetados pela lesão. Também foi demonstrado que o material é biocompatível, em outras palavras, nenhuma reação imunológica foi detectada, "disse Pedro Ramos.

Em sua opinião, este avanço significativo constitui "uma esperança no futuro em termos de promoção da recuperação de lesões da medula espinhal deste tipo, do nervo óptico, ou mesmo de algum tipo de lesão traumática em que a conexão neuronal foi perdida e a mobilidade de um membro foi afetada. ”Ele acrescenta que levará algum tempo até que sua pesquisa tenha aplicação clínica.

Uma meta no horizonte

Como Ramos explicou, a pesquisa foi conduzida "sob condições altamente controladas, assim como qualquer estudo de laboratório, "e é necessário progredir:" Há muitos aspectos em que o trabalho precisa ser prosseguido em termos de material, as condições sob as quais o material é implantado, as condições sob as quais o material deve funcionar, etc. "

Por exemplo, é crucial explorar exaustivamente as propriedades microestruturais e mecânicas do material, ou as propriedades que facilitam a conexão neuronal, evitando assim possíveis efeitos colaterais ou mesmo a rejeição do próprio material (rigidez, elasticidade, esponjoso, compacidade, tamanho dos poros que permanecem entre as fibras, etc.). Também é essencial promover os métodos de produção para que sejam o mais estáveis ​​e reproduzíveis possível, e para que os componentes, como fatores de crescimento ou outras substâncias que facilitam a comunicação neuronal, pode ser inserido em sua estrutura.

Além disso, é necessário estudar as condições que permitiriam a implantação clínica dos materiais:“É importante ver como e quando devem ser implantados. No estudo, inserimos o implante durante uma fase de lesão aguda, então não tivemos que lutar contra a existência de uma cicatriz glial, etc. "Além disso, "seria preciso ver se esses resultados são confirmados em outros modelos animais com menos plasticidade neuronal."

Um dos principais aspectos desse processo de reconexão é "descobrir se as mesmas conexões existentes antes da lesão serem restauradas ou se a plasticidade neuronal ocorre, em outras palavras, se novas conexões que não existiam anteriormente são estabelecidas e o sistema nervoso busca outra forma de se reconectar para se adaptar à nova situação. "Nesse sentido, em termos de imagem, "estamos progredindo no desenvolvimento de técnicas de imagem funcional que nos permitem ver as conexões entre o cérebro e o sistema nervoso periférico de um ponto de vista funcional, " ele disse.

O pesquisador do CIC biomaGUNE ressalta que “estamos longe de poder transferir isso para os humanos. Apresenta todas as características de ser transferível, demonstrou que funciona, para ser eficaz e não levar a quaisquer reações adversas em modelos animais. Ainda há trabalho a ser feito para atingir a meta, mas estamos indo na direção certa. "