Gli scienziati hanno sviluppato nanoparticelle magnetiche che possono modulare a distanza i circuiti neurali

Immagine al microscopio elettronico
di particelle di ossido di ferro
all'interno di una "bolla" di liposoma

Attualmente, i ricercatori di neuroscienze fanno molto affidamento su procedure invasive per stimolare e registrare l'attività neurale degli animali da esperimento. Un team di scienziati del MIT ha costruito un tipo di nanoparticella magnetica sensibile al calore che può fornire stimolanti chimici in profondità nei tessuti cerebrali e rilasciarli su richiesta, fornendo un nuovo mezzo per modulare a distanza i comportamenti dei soggetti di prova.

Le particelle liposomiali sono piccole strutture simili a bolle, spesso costituite da bilayer di fosfolipidi. Grazie alla loro biocompatibilità, alla capacità di intrappolare una varietà di molecole piccole e grandi, e alla versatilità di adottare una vasta gamma di proprietà fisico-chimiche e biologiche, i liposomi sono un vettore popolare nella scienza biomedica, in grado di consegnare qualsiasi cosa, dal DNA plasmidico per l'editing genico, ai chemio-agenti citotossici nella terapia del cancro.

Le nanoparticelle magnetiche (MNPs) possono essere prodotte aggiungendo ossido di ferro a queste bolle lipidiche. Non sono solo un buon agente di contrasto nella risonanza magnetica (MRI), ma anche un veicolo perfetto per indurre l'ipertermia magnetica - una tecnica ampiamente utilizzata nel trattamento oncologico. In una procedura tipica, una preparazione colloidale fatta di composti di ossido di ferro su scala nanometrica viene iniettata direttamente nella vena che alimenta un tumore. Le particelle colloidali si riscaldano dopo l'esposizione a un campo magnetico alternato ad alta frequenza, che permette loro di "cuocere" e infine uccidere i tessuti cancerosi all'interno del tumore.

Per lo studio del comportamento e delle neuroscienze, gli scienziati spesso usano elettrodi di registrazione per attivare la stimolazione cerebrale profonda (DBS). La DBS, che comporta il posizionamento di elettrodi stimolanti in profondità nel cervello di un soggetto, è efficace nel trattamento di disturbi neurodegenerativi come il morbo di Parkinson e il tremore essenziale.

Il team del MIT mirava a sviluppare un'alternativa molto più delicata per sostituire questa procedura invasiva. Hanno utilizzato un cosiddetto approccio magnetogenetico - essenzialmente distribuendo la barriera emato-encefalica (BBB) che attraversa MNPs alla regione del cervello mirata e utilizzando l'energia termica generata dall'ipertermia magnetica per rilasciare stimolanti chimici incapsulati all'interno di queste bolle lipidiche.

Nello studio, hanno osservato il calore generato nella vincinità di loro MNPs in presenza di campi magnetici alternati. Circa 20 secondi dopo, quando le particelle liposomiali hanno raggiunto una temperatura di 42 gradi celsius (107.6 °F), le molecole di droga intrappolate sono state viste fuoriuscire dalle MNP termicamente sensibili.

Gli autori sperano che il loro innovativo approccio magneto-genetico possa un giorno rivoluzionare il modo in cui i ricercatori di neuroscienze modulano e studiano i circuiti neurali intrinseci.

Questa ultima ricerca è pubblicata nel giornale Nature Nanotechnology.

Volete sapere di più sull'uso dell'ipertermia magnetica nel trattamento del cancro? Guardate questo video (EN) qui sotto da Nanoprobes Inc.

Fonte: Scientists Developed Magnetic Nanoparticles that can Remotely Modulate Neural Circuits

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