In che modo le nanoparticelle entrano nel cervello, influenzandone l’attività
La barriera emato-encefalica o BEE (in inglese BBB, blood-brain barrier) è un’ottima protezione per il cervello umano. La BEE agisce come un campo di forza intorno ad esso e blocca il passaggio di tossine e patogeni potenzialmente pericolosi, lasciando invece penetrare le sostanze nutritive fondamentali. Sebbene svolga molto bene il proprio compito, non è un meccanismo perfetto. «Vi sono prove che i nanomateriali derivanti dall’inquinamento atmosferico possono essere riscontrati nel cervello degli esseri umani, in ambienti urbani particolarmente inquinati», afferma Éva Valsami-Jones, docente di nanoscienze ambientali presso l’Università di Birmingham. «La grande domanda è come questi nanomateriali siano in grado di attraversare la barriera emato-encefalica». Sotto il coordinamento di Valsami-Jones e la guida di Zhiling Guo, borsista individuale Marie Skłodowska-Curie, il progetto NanoBBB, finanziato dall’UE, ha approfondito come i nanomateriali penetrano nel cervello attraverso la BEE e le conseguenze di tale processo per il corpo umano.
Uno scudo imperfetto
Grazie a numerose tecniche di scansione e a raggi X avanzate, il gruppo di ricerca ha messo alla prova una serie di nanomateriali, composti di metallo e ossidi metallici di dimensione, forma e composizione variabili. «Queste tecniche permettono di osservare processi su piccola scala molto complessi con una risoluzione straordinaria: possiamo quindi capire in dettaglio il comportamento dei nanomateriali attraverso la barriera emato-encefalica», osserva Guo. Utilizzando una BEE artificiale da lei costruita in laboratorio, Guo ha scoperto che l’argento e l’ossido di zinco, due nanomateriali diffusi nei prodotti sanitari e di consumo quotidiani, sono particolarmente adatti ad attraversare la BEE. «Grazie alle loro proprietà fisico-chimiche eccezionali, questi materiali sono riusciti a trasformarsi e a penetrare la barriera modello sotto forma di particelle o di ioni disciolti», spiega Guo. Il team ha successivamente inserito i risultati di ricerca in una banca dati unica nel suo genere, dedicata al trasporto e alla trasformazione chimica dei nanomateriali. «Informazioni di questo tipo sono fondamentali per valutare la sicurezza dei prodotti che utilizzano questi nanomateriali», aggiunge Valsami-Jones. «Il loro ruolo sarà cruciale anche per lo sviluppo di future applicazioni biomediche dei nanomateriali». Attualmente, Guo sta lavorando per caricare l’insieme di dati completo in un archivio di dati sulla nano-sicurezza. Al termine del processo, queste informazioni saranno a completa disposizione di altri ricercatori.
Rischi e ricompense
Il progetto NanoBBB è riuscito a offrire nuovi dettagli rilevanti sul modo in cui i nanomateriali possono attraversare la BEE. «Queste informazioni possono essere usate non solo per proteggere il cervello da nanomateriali potenzialmente pericolosi, ma anche per aprire la strada alla progettazione di formulazioni a base di nanomateriali in grado di somministrare al cervello terapie farmacologiche mirate», afferma Guo. «Il nostro lavoro permette inoltre di sviluppare simulazioni a computer utili a prevedere l’assorbimento, la trasformazione e il trasporto dei nanomateriali attraverso la barriera emato-encefalica», osserva Valsami-Jones. I ricercatori intendono cercare ulteriori finanziamenti per svolgere esperimenti in vivo su un’ampia serie di nanomateriali e confrontare la permeabilità di altre barriere biologiche.
Parole chiave
NanoBBB, nanomateriali, cervello, barriera emato-encefalica, BEE, inquinamento atmosferico, raggi X, biomedico, terapie farmacologiche
