Os pesquisadores desenvolveram um novo dispositivo de gravação neural chamado “e-Flower”, que envolve suavemente os organoides em pétalas macias.
Os esferóides neurais – aglomerados 3D de células cerebrais – estão emergindo como ferramentas essenciais para a compreensão de redes neurais e o estudo de doenças neurológicas em laboratório. O e-Flower da EPFL, um conjunto de microeletrodos 3D (MEA) em forma de flor, permite aos pesquisadores monitorar a atividade elétrica desses esferóides de uma forma que antes era impossível. Esta descoberta, publicada em Avanços da Ciência estabelece as bases para pesquisas mais sofisticadas sobre organoides cerebrais, que são modelos complexos e miniaturizados de tecidos cerebrais.
Nossa tecnologia flexível possibilita obter gravações precisas sem danificar os modelos neurais 3D.
Stephanie P. Lacour
“O e-Flower nos permite registrar a atividade neural de muito mais superfície dos esferóides neurais em tempo real – algo que não era possível com ferramentas anteriores. Nossa tecnologia flexível torna possível obter gravações precisas sem danificar os modelos neurais 3D , dando-nos uma melhor compreensão de como funcionam seus circuitos complexos”, diz Stéphanie P. Lacour, autora principal do artigo e chefe do Laboratório de Interfaces Bioeletrônicas Suaves (LSBI) do Instituto Neuro X.
Por que esferóides neurais?
“Nós nos concentramos nos esferóides neurais para este estudo porque eles fornecem um modelo simples e acessível”, diz Eleonora Martinelli, uma das principais pesquisadoras do projeto.
Os esferóides neurais são aglomerados tridimensionais de neurônios que replicam algumas das principais funções do tecido cerebral. Eles são mais simples que os organoides, que contêm vários tipos de células e imitam mais de perto o cérebro. A equipe LSBI do Campus Biotech trabalhou em colaboração com Luc Stoppini e Adrien Roux no Laboratório de Engenharia de Tecidos (HEPIA-HESGE), pesquisadores com longa experiência em eletrofisiologia de esferóides neurais.
“Os esferóides são relativamente fáceis de produzir e manipular em laboratório, o que os torna ideais para testes em estágio inicial”, continua Martinelli. “No entanto, nosso objetivo é eventualmente aplicar o e-Flower aos organoides cerebrais, que modelam com mais precisão o desenvolvimento e os distúrbios cerebrais.”
“Os organoides representam uma interface interessante tanto para a pesquisa em neurociência quanto para a neurotecnologia de próxima geração”, diz Stéphanie Lacour. “Eles preenchem a lacuna entre o simplificado in vitro modelos e as complexidades do cérebro humano. Nosso trabalho com o e-Flower é um passo crítico para podermos explorar esses modelos 3D.”
O acaso por trás da inovação
O que originalmente era um problema para um projeto tornou-se solução para outro.
Eleonora Martinelli
Curiosamente, a e-Flower nasceu de uma descoberta inesperada. Outman Akouissi, colaborador do projeto, encontrou um desafio enquanto trabalhava em implantes moles para nervos periféricos: os hidrogéis que ele usou faziam com que seus dispositivos se enrolassem de forma imprevisível quando expostos à água. O que começou como uma frustração se transformou em um avanço quando Akouissi e Martinelli perceberam que esse mecanismo de curling poderia ser aproveitado para uma aplicação completamente diferente – envolver esferóides neurais.
“Este foi um exemplo perfeito de como o acaso pode levar à inovação”, diz Martinelli. “O que originalmente era um problema para um projeto tornou-se a solução para outro.”
Uma nova abordagem para eletrofisiologia neural
O dispositivo consiste em quatro pétalas flexíveis equipadas com eletrodos de platina, que se enrolam em torno do esferóide quando expostas ao líquido que sustenta a estrutura celular. Esta atuação é impulsionada pelo inchaço de um hidrogel macio, tornando o dispositivo suave para o tecido e fácil de usar.
Projetado para ser compatível com sistemas eletrofisiológicos existentes, o e-Flower oferece uma solução plug-and-play para pesquisadores, evitando a necessidade de atuadores externos complexos ou solventes nocivos.
Assim que a tecnologia for aplicada aos organoides, a capacidade de registrar a atividade elétrica de todos os lados proporcionará uma compreensão muito mais abrangente dos processos cerebrais. Os pesquisadores esperam que isso leve a novos insights sobre o neurodesenvolvimento, recuperação de lesões cerebrais e doenças neurológicas.
Referências
Martinelli, E., Akouissi, O., Liebi, L., Furfaro, I., Maulà, D., Savoia, N., Remy, A., Nikles, L., Roux, A., Stoppini, L., Lacour, SP “The e-Flower: Um MEA 3D acionado por hidrogel para eletrofisiologia de esferóides cerebrais.” Avanços da Ciência, 2023. DOI: 10.1126/sciadv.adp8054