Dispositivi biomedici avanzati per il controllo selettivo della funzionalità di cellule cerebrali non neuronali

Gli studi degli ultimi quarant’anni hanno evidenziato che gli astrociti, cellule non neuronali del Sistema Nervoso Centrale, pur essendo definite cellule non eccitabili, sono attivamente coinvolti nel mantenimento dell'omeostasi cerebrale e nel controllo della trasmissione sinaptica. I meccanismi alla base della funzionalità degli astrociti, ed in particolare i segnali mediati da variazioni della concentrazione di calcio intracellulare stanno emergendo come potenziale bersaglio per lo sviluppo di applicazioni tecnologiche in neuroscienze. Fra i materiali a base di carbonio, il grafene ed i suoi derivati hanno suscitato un notevole interesse nel campo biomedico, in virtù delle proprietà meccaniche, elettriche e di biocompatibilità. Il presente lavoro riporta lo studio dell'interazione di materiali a base di ossido di grafene con cellule astrogliali e si propone di indagare l'effetto della stimolazione elettrica operata mediante differenti dispositivi ITO-GO (ossido di indio stagno-ossido di grafene) sui segnali di [Ca2+]i in astrociti primari neocorticali di ratto. I risultati dimostrano che i substrati a base di GO e la loro funzionalizzazione con molecole alifatiche promuovono l’adesione astrogliale. Inoltre, la stimolazione elettrica extracellulare induce differenti risposte di [Ca2+]i in astrociti a seconda del dispositivo utilizzato: i)risposte oscillatorie rapide, tipiche dell’aumento di [Ca2+]i mediato dal rilascio di calcio dagli stores citoplasmatici erano osservate in astrociti su ITO e ITO-rGO. ii)Le cellule su dispositivi ITO-GO mostravano risposte a lento incremento di [Ca2+]i, caratteristiche dell’influsso di calcio extracellulare, la cui dinamica sembra dipendere dallo spessore del GO. La possibilità qui presentata di modulare selettivamente i [Ca2+]i astrogliali, utilizzando diversi dispositivi ITO-GO, pone le basi per un potenziale sviluppo di dispositivi biomedici rivolte agli astrociti e dirette alla diagnosi e terapia di disfunzioni cerebrali.