Il microchip che «parla» coi neuroni

I ricercatori bolognesi scolpiscono una pietra miliare nel cammino scientifico per la comprensione del cervello umano. È infatti dai laboratori emiliani del Cnr che nasce il primo microchip organico, flessibile, trasparente e biocompatibile che, inserito in una rete neuronale, è in grado non solo di leggere l'alfabeto con cui comunicano i neuroni, ma anche di interagire con essi e quindi, in prospettiva, di manipolarli e riparare eventuali malfunzionamenti.
La nuova piattaforma "made in Bo" è stata ufficializzata ieri sulla rivista inglese "Nature Materials" - la più prestigiosa al mondo nel campo della scienza e della tecnologia dei materiali – e annunciata oggi sotto le Due torri dal sindaco Virginio Merola assieme a due dei 13 ricercatori che per due anni hanno lavorato al progetto Ocst, "Organic cell stimulating and sensing transistor".

Per una volta, dunque, i cervelli italiani fanno notizia non perché fuggiti all'estero ma perché all'origine di un dispositivo - per ora testato solo in vitro ma partirà a breve una collaborazione con altri centri europei per la sperimentazione in vivo - che apre prospettive enormi nella cura di malattie come il Parkinson o l'epilessia o nelle terapie antidolore, superando i problemi di rigetto e di funzionalità di circuiti elettrici in ambienti acquosi. Così come è inusuale l'approccio alla ricerca sperimentato dall'Istituto per lo studio dei materiali nanostrutturati (Ismn-Cnr) assieme all'Istituto per la sintesi organica e la fotoreattività (Isof-Cnr): "Abbiamo costruito una squadra multidisciplinare tra chimici, fisici, biologi, ingegneri dei materiali, elettrofisiologi, facendo convergere diverse culture e tecnologie su una nuova piattaforma multifunzionale finora inesistente", sottolinea Michele Muccini, responsabile di Ismn-Cnr.

La rottura rispetto alle tecnologie finora presenti è nella rimodulazione degli stessi dispositivi utilizzati anche per l'Oled o i telefoni cellulari con nuovi materiali organici nella parte esterna a contatto con le reti neuronali (carbonio e altri elementi presenti nel nostro corpo, al posto del silicio). "Di fatto abbiamo realizzato una piastrina di un centimetro e mezzo – spiega la ricercatrice bolognese Valentina Benfenati – non solo organica e biocompatibile ma anche estremamente flessibile e quindi in grado di adattarsi alla tortuosità dei tessuti celebrali e di operare in un ambiente acquoso come il corpo umano, aspetto tutt'altro che scontato". Ocst stimola le cellule e ne registra l'attività con una sensibilità almeno 16 volte superiore rispetto alle tecnologie di riferimento oggi disponibili.

"L'elettronica organica trasparente riesce a rimanere a contatto per lungo tempo con i neuroni senza danneggiarli – aggiunge Muccini – ma il nostro obiettivo è arrivare a materiali organici bioriciclabili che il cervello sia in grado di assorbire autonomamente a fine utilizzo. Il dialogo tra cellule nervose e dispositivo potrebbe trovare applicazioni per la rigenerazione del tessuto nervoso periferico compromesso da incidenti traumatici, da malattie neurodegenerative come il Parkinson o nella diagnosi precoce di eventi epilettici".
La ricerca bolognese si inserisce a pieno titolo nel nuovo filone internazionale di studi sul linguaggio del cervello umano, dal miliardo di euro stanziato dall'Unione europea in dieci anni per lo "Human brain project" ai tre miliardi dell'amministrazione Obama per Bam, Brain activity map project. Quello annunciato oggi nel capoluogo emiliano è però solo il primo step di un percorso – cofinanziato dal VII Programma quadro - che prevede da qui a tre anni non solo il test in vivo ma anche lo sviluppo di sistemi sempre più integrati per espandere la mappatura del linguaggio dei neuroni (anche attraverso l'emissione di luce localizzata, la neuro-optoelettronica organica) ed estendere le applicazioni dell'elettrostimolazione ad altri tipi di cellule, come i cardiomiociti.

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