La modulazione fotoindotta dell'attività neuronale sta diventando un campo di ricerca di grande interesse nelle neuroscienze. Oltre alle potenzialità rappresentate dall’optogenetica, la ricerca in questo campo si sta orientando verso lo sviluppo di nanomacchine che siano in grado di alterare il potenziale di membrana delle cellule neuronali a seguito di stimolazione luminosa. L’applicazione pratica più diretta di questo tipo di tecnologie è lo sviluppo di retine sintetiche in grado di restituire la fotosensibilità a pazienti affetti da malattie degenerative che interessano i fotorecettori presenti nell’occhio.
Il Prof. Luca Beverina e la Dott.ssa Sara Mattiello, docenti presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università di Milano-Bicocca, hanno sviluppato - in collaborazione tra gli altri con ricercatori dell’Istituto Italiano di Tecnologia, dell’Università Politecnica delle Marche, del CNR e dell’università di Kanazawa - una nuova molecola fotosensibile in grado di ripartire spontaneamente nella membrana neuronale. La fotoeccitazione di questo particolare derivato chiamato BV-1 dà luogo a una complessa sequenza di fenomeni che hanno due conseguenze macroscopiche sulla struttura della membrana neuronale: la diminuzione del potenziale di membrana naturale e la formazione di pori nella membrana stessa. Questa proprietà può essere sfruttata per aumentare la permeabilità locale della membrana, fornendo un analogo molto meno invasivo alla comune tecnica di patch-clamp, ovvero alla perforazione meccanica della membrana neuronale con appositi aghi. Gli effetti di depolarizzazione e perforazione della membrana possono essere discriminati sulla base dell’intensità e della durata della stimolazione luminosa.
I risultati della ricerca sono riportati nell’articolo “Nanoactuator for Neuronal Optoporation” (DOI: 10.1021/acsnano.4c01672) recentemente pubblicato sulla rivista ACS Nano (Impact Factor 17.1, 2022 Journal Impact Factor, Journal Citation Reports (Clarivate Analytics, 2023)).