Nanofili di silicio catturano i segnali elettrici generati da una popolazione di cellule neuroendocrine dell’ipofisi: un risultato che apre nuove prospettive nel campo delle neuroscienze
Ricercatori dell’Istituto per la microelettronica e i microsistemi (Cnr-Imm) e dell’Istituto di farmacologia traslazionale (Cnr-Ift) hanno raggiunto un importante traguardo registrando i deboli segnali elettrici prodotti da una popolazione cellule dell’ipofisi grazie all’uso di microelettrodi realizzati con nanofili di silicio e a un sistema di acquisizione elettronica a basso rumore appositamente progettato. Un risultato che apre nuove prospettive nel campo delle neuroscienze, fornendo uno strumento efficace per investigare i complessi meccanismi che regolano l’ipofisi e l’intero sistema endocrino.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista “Advanced Science” di Wiley.
Nei mammiferi l’ipofisi, o ghiandola pituitaria, è la più importante ghiandola endocrina di origine ectodermica. Situata nella parte inferiore del cervello e dalle dimensioni non più grandi di un pisello, è direttamente connessa all’ipotalamo, e agisce come un ponte tra le attività cerebrali e l’intero sistema endocrino, grazie alla produzione di ormoni specifici. Il suo lobo anteriore è composto da cinque diverse varietà di cellule secretorie, ciascuna responsabile della produzione di ormoni che regolano funzioni vitali nel nostro corpo, come la crescita, la riproduzione, e le reazioni allo stress emotivo e fisico. Tuttavia, la comprensione dei meccanismi di comunicazione tra queste cellule mediante segnali elettrici risulta estremamente complessa a causa della mancanza di sensori sufficientemente sensibili in grado di rilevare i deboli segnali elettrici che si trasmettono sia all’interno di singole cellule che tra cellule distanti.
Lo studio del Cnr -che ha coinvolto per il Cnr-Imm i ricercatori Francesco Maita, Luca Maiolo, Ivano Lucarini, Ignacio Del Rio De Vicente, Antonio Sciortino, Valentina Mussi e Annalisa Convertino; e per il Cnr-Ift Mario Ledda e Antonella Lisi- ha permesso, per la prima volta, di registrare con successo i segnali elettrici generati da una specifica popolazione di cellule chiamate corticotrope, una delle cinque varietà presenti nel lobo anteriore dell’ipofisi. Questo importante risultato è stato reso possibile grazie alla creazione di microelettrodi realizzati con nanofili di silicio, integrati in un sistema di acquisizione elettronica a basso rumore appositamente progettato. Proprio la straordinaria capacità dei nanofili di silicio di penetrare naturalmente nelle membrane cellulari ha consentito di registrare gli eventi elettrici all’interno dello spazio intracellulare, aprendo nuove prospettive nel campo delle neuroscienze e fornendo un potente strumento per esplorare i complessi meccanismi che governano la ghiandola pituitaria.
La ricerca è stata supportata principalmente dal progetto “ICARUS” (FA9550-21-1-0424), finanziato dall’ US Air Force Office of Scientific Research (AFOSR), nell’ambito del Biophysics Program. “ICARUS” è coordinato da Annalisa Convertino e rientra nelle attività del gruppo di lavoro “Advanced Materials, Nanomaterials, and Biophysics”, all’interno della Italy-USA Cooperation on Science and Technology, guidato da Luigi Ambrosio (Cnr) e da Sofi Bin-Salamon (AFOSR).
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