Il dolore cronico è una condizione patologica complessa e diffusa, difficile da trattare e ancor più da studiare in modelli sperimentali in vitro. Alla base della percezione del dolore vi sono particolari neuroni del sistema nervoso periferico, i nocicettori di tipo C, costituiti da un corpo cellulare situato all’interno dei gangli spinali e da un assone che si biforca generando due prolungamenti: uno diretto alla periferia e l’altro al sistema nervoso centrale. Questi neuroni trasmettono i segnali dolorifici al cervello, dove vengono elaborati. Le tecnologie attualmente disponibili per analizzare queste cellule in vitro presentano limiti significativi: il patch-clamp, pur essendo preciso, è altamente invasivo e limitato all’analisi di singole cellule, con una bassa risoluzione temporale; i microelettrodi convenzionali sono meno invasivi, ma spesso non hanno la sensibilità necessaria a rilevare l’attività di questi neuroni altamente specializzati.
Ricercatori e ricercatrici dell’Istituto per la microelettronica e microsistemi e dell’Istituto per la sintesi organica e la fotoreattività, in collaborazione con il Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie dell’Università di Bologna, hanno sviluppato una soluzione innovativa in grado di monitorare in vitro l’attività elettrica dei “neuroni del dolore”. Si tratta di una piattaforma MEA nanostrutturata che integra nanofili di silicio, capace di registrare segnali elettrici con elevata risoluzione da colture complesse di neuroni DRG e cellule gliali.
“L’uso dei SiNWs è ciò che fa la differenza: consente ai MEA di rilevare in modo affidabile l’attività dei nocicettori C, riconoscendone le caratteristiche elettriche distintive” afferma Annalisa Convertino, che ha coordinato l’intero studio e, insieme a Luca Maiolo, ha guidato le attività di ricerca presso il Cnr-Imm.
“La piattaforma a base di SiNWs, che utilizza uno strato di astrociti come supporto cellulare, permette di ottenere co-colture fisiologicamente rilevanti di neuroni DRG e cellule gliali, mantenendone inalterate le proprietà morfologiche e funzionali” aggiunge Valentina Benfenati, che ha co-coordinato la ricerca con Emanuela Saracino presso il Cnr-Isof.
I risultati dello studio, pubblicati recentemente sulla rivista “Advanced Healthcare Materials”, aprono nuove prospettive per lo sviluppo di modelli preclinici più accurati nella ricerca sul dolore e nella messa a punto di nuove terapie farmacologiche.
La ricerca è stata realizzata con il sostegno del progetto ICARUS, finanziato dall’US Air Force Office of Scientific Research, nell’ambito del Biophysics Program. Il progetto, coordinato da Annalisa Convertino e co-cordinato da Valentina Benfenati, si inserisce nelle attività del Working Group on “Advanced Materials, Nanomaterials, and Biophysics”, promosso nell’ambito della cooperazione scientifica e tecnologica Italia–USA, guidato da Luigi Ambrosio e Sofi Bin-Salamon.
