29 Gennaio 2019
Gli astrociti, le cellule del cervello a forma di stella, possono essere eccitati con un campo
elettrico applicato da un dispositivo organico
Dimostrato per la prima volta che gli astrociti, le cellule cerebrali a forma di stella finora
considerate passive, possono essere eccitati con uno campo elettrico applicato da un dispositivo
organico.
Questa forma di eccitazione è importante per il funzionamento dellattività neuronale nella memoria
e nellapprendimento. Possibili ricadute per la cura di patologie come Alzheimer, Parkinson, Ictus
ed Epilessia. Il lavoro condotto da Cnr Isof e Cnr-Ismn è pubblicato su Advanced Healthcare
Materials.
Quando parliamo di cervello molti di noi pensano ai neuroni, eppure negli ultimi decenni è stato
dimostrato che la classica visione neurone-centrica delle funzioni e disfunzioni cerebrali è stata
ormai sorpassata. Infatti, ciò che rende diverso il nostro cervello da quello di altri mammiferi,
non è il numero o la struttura dei neuroni, bensì quella di altre cellule, dette astrociti.
Gli astrociti, così denominati per la loro tipica morfologia stellata, sono stati a lungo
considerati mero collante che riempiva gli spazi tra neuroni. Sono definiti cellule non eccitabili
perché non possono generare e propagare limpulso bioelettrico nello stesso modo dei neuroni.
Un lavoro pubblicato sulla rivista Advanced Healthcare Materials (1) e coordinato da Valentina
Benfenati dellIstituto per la sintesi organica e la fotoreattività del Consiglio nazionale delle
ricerche (Cnr-Isof), in collaborazione con Michele Muccini e Stefano Toffanin dellIstituto per lo
studio dei materiali nanostrutturati del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ismn), dimostra che
anche gli astrociti, e non solo i neuroni, rispondono al campo elettrico applicato dal dispositivo
organico, e che è possibile stimolare e modulare lattività degli astrociti applicando un campo
elettrico estremamente piccolo.
Adesso si sa che gli astrociti comunicano tra loro tramite segnali ed onde di calcio, e che questa
forma di eccitazione è fondamentale per il corretto funzionamento dellattività neuronale, per
esempio, nella memoria e nellapprendimento, dice Benfenati. La disfunzione di questi segnali è
implicata in patologie come Alzheimer, Parkinson, Ictus ed Epilessia. Il problema nello studio degli
astrociti è di tipo tecnologico, infatti nella neuro ingegneria gli strumenti attualmente
disponibili sono progettati e mirati esclusivamente per lo studio dei neuroni.
Nel lavoro pubblicato dai ricercatori del Cnr-Ismn e Cnr-Isof per la prima volta è stato possibile
dimostrare che gli astrociti, considerati cellule passive e di supporto, possono essere eccitati
attraverso un campo elettrico applicato da un dispositivo organico. Il lavoro pone le basi per una
visione radicalmente nuova, ovvero che sia possibile generare tecnologie che mirino alla
modificazione o al ripristino di attività cerebrali, non avendo come target i neuroni bensì le
cellule non neuronali. Poiché gli astrociti costituiscono la maggioranza delle cellule cerebrali
umane e, considerate le numerose malattie del cervello in cui queste cellule sono coinvolte, questo
lavoro apre uno scenario che può cambiare il nostro modo di comprendere e stimolare, manipolare la
funzionalità del cervello, prosegue Benfenati.
Il nostro lavoro apre la strada all’utilizzo di tecnologie organiche, cioè basate su molecole,
biocompatibili per la comprensione del funzionamento e la cura di malattie del cervello, prosegue
Toffanin.
Abbiamo utilizzato un approccio che si sta rivelando vincente per affrontare tematiche così
complesse come i meccanismi di funzionamento del cervello. Integrando in un singolo gruppo di lavoro
competenze multidisciplinari che vanno dalla chimica, alla scienza dei materiali, alla fisica dei
dispositivi, alla biologia e all’elettrofisiologia neurologica, siamo riusciti ad aprire uno
scenario che può cambiare il modo di comprendere, stimolare e modulare la funzionalità del cervello.
La strada per l’utilizzo della tecnologia organica per approcci terapeutici innovativi è tracciata,
conclude Muccini.
Il lavoro è stato supportato dal Progetto europeo Olimpia, coordinato da Muccini e Benfenati e dal
Progetto di ricerca Astromat, supportato dallAir Force Office of Scientific Research, coordinato
da Benfenati.
Scheda
Che cosa: pubblicazione sulla rivista Advanced Heralthcare Materials del lavoro di ricerca dove per
la prima volta è stato possibile dimostrare che gli astrociti possono essere eccitati attraverso uno
campo elettrico applicato da un dispositivo organico. A. I. Borrachero-Conejo, E. Saracino, M.
Natali, F. Prescimone, S. Karges, S. Bonetti, G. P. Nicchia, F. Formaggio, M. Caprini, R. Zamboni,
F. Mercuri, S. Toffanin,* M. Muccini,* V. Benfenati 1801139 Electrical Stimulation by an Organic,
Transistor Architecture Induces Calcium Signaling in Nonexcitable, Brain Cells. Adv. Healthcare
Mater. 2018, 1801139.
Chi: Istituto per lo studio dei materiali nanostrutturati (Ismn-Cnr) e Istituto per la sintesi
organica e la fotoreattività (Isof-Cnr) di Bologna
Per informazioni:
Ufficio Stampa Cnr
e-mail: ufficiostampa@cnr.it
Riferimenti:
(1) Organic Light-Emitting Transistors: Towards the Next Generation Display Technology
www.wiley.com/en-ch/Organic+Light+Emitting+Transistors%3A+Towards+the+Next+Generation+Displa
y+Technology-p-9781119190110
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