23/11/2025
Ricercatori del Cnr-Imm di Roma e del Cnr-Isof di Bologna, insieme a colleghi del Department of Mechanical Engineering della Johns Hopkins University (JHU) a Baltimora (USA), hanno dimostrato che la combinazione di nanomateriali trasparenti con tecniche avanzate di imaging ottico tridimensionale (3D) consente di osservare e studiare in-vitro la morfologia naturale delle cellule del cervello.
Il team ha integrato nanofili di vetro con la Low-Coherence Holotomography (LC-HT), una tecnica ottica 3D label-free che permette di visualizzare cellule vive senza ricorrere a marcatori fluorescenti. Questo approccio innovativo ha consentito di riprodurre in-vitro una morfologia degli astrociti (cellule gliali con ruoli fondamentali nella salute del cervello e nella comunicazione tra neuroni) molto simile a quella assunta nell’ambiente cerebrale naturale, e di ottenere in tempo reale mappe quantitative della loro forma, del loro volume e della loro massa. Ne risulta un livello di analisi completo e non invasivo che la microscopia ottica tradizionale non è in grado di offrire.
«Quando crescono sui nanofili, gli astrociti adottano una morfologia stellata con ramificazioni che ricordano da vicino quella che assumono in-vivo nel cervello», spiega Annalisa Convertino (CNR-IMM). «La LC-HT rappresenta un nuovo modo di esplorare la morfogenesi cellulare con un dettaglio 3D straordinario, senza alterare le caratteristiche molecolari delle cellule» aggiunge Emanuela Saracino (CNR-ISOF).
«Il segreto risiede nella sinergia tra nanomateriali e biofotonica, che offre un nuovo modo per studiare come le cellule crescono e interagiscono con il loro microambiente», afferma Ishan Barman (JHU).
I risultati, pubblicati sulla rivista Advanced Science (https://doi.org/10.1002/advs.202513424), rappresentano un passo avanti per lo studio dello sviluppo cellulare, delle patologie neurodegenerative e per la sperimentazione di nuovi farmaci, grazie a un approccio non invasivo e fisiologicamente realistico.
Lo studio è stato sostenuto dal Laboratorio Congiunto CNR–JHU “Integrating Transparent Nanowires in Optical Diffraction Tomography to Investigate Collective Cell Behaviour” e dall’U.S. Air Force Office of Scientific Research (AFOSR) (FA9550-22-1-0334, FA9550-20-1-0137, FA9550-24-1-0047). Si inserisce nelle attività del Working Group on "Advanced Materials, Nanomaterials, and Biophysics", promosso nell’ambito della Cooperazione Scientifica e Tecnologica Italia–USA, guidato da Luigi Ambrosio (CNR) e Sofi Bin-Salamon (AFOSR).
Per informazioni:
Annalisa Convertino
CNR - Istituto per la microelettronica e microsistemi
Via del Fosso del cavaliere 100, 00133 Roma
annalisa.convertino@cnr.it
06/45488581
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