Can a synthetic material communicate with a neuron without carrying drugs, signalling molecules or growth factors? In a [new study published in Science](https://www.science.org/doi/10.1126/science.aeg5583) on 1 October, a team at Northwestern University showed that, at least in cell culture, it can. The researchers developed extraordinarily long **supramolecular polymers**: structures made of molecules that assemble through weak, reversible interactions, reaching masses of **billions of daltons**. On the molecular scale, these are enormous structures. Being able to precisely control their length and composition—because we understand their building blocks and the rules governing their assembly—offers a bridge between the nanoscale and the macroscale: **from molecules to cells and tissues**. The secret lies in a new growth mechanism. When the available molecules run out, the ends of the filaments fold back on themselves, preventing further elongation. Adding more material, however, allows growth to resume. This makes it possible to build a single filament containing segments with different chemical properties. And it was by playing with the distribution of **electrical charges** that the researchers observed something unexpected. Entirely positively charged filaments were toxic to neurons, while negatively charged ones were repelled. But inserting a small positive region between negative segments completely changed their behaviour. The positive region acted as an anchor on the neuron’s surface, while the negative regions remained mobile nearby. Treated neurons developed **longer, more branched neurites**, showed increased calcium activity and, after 14 days, formed more synapses. What makes this particularly interesting is that these materials **contain no biological signals designed to stimulate neurons**. Their architecture itself appears to produce the effect: the distribution of charges and the movement of the filaments may help recruit proteins already present around the cells. In other words, the material does not carry a message. **Instead, it acts like a promoter at the entrance to a nightclub: it draws in certain proteins already present in the cellular environment, brings them close to the neuron and sets the stage for the right encounters.**
In un recentissimo studio pubblicato su Science lo scorso 1 Ottobre, un gruppo della Northwestern University ha mostrato che, almeno in coltura, sì.
I ricercatori hanno sviluppato lunghissimi polimeri supramolecolari, strutture formate da molecole che, attraverso forze deboli e reversibili, si assemblano fino a raggiungere masse di miliardi di dalton. Su scala molecolare sono dimensioni enormi. E sapere di poterne controllare con grande precisione lunghezza e composizione, perché conosciamo bene i mattoncini che li compongono e le regole secondo cui si assemblano, ci offre un ponte tra nanoscala e macroscala: dalle molecole alle cellule e ai tessuti.
Il segreto sta in un nuovo meccanismo di crescita. Quando le molecole disponibili finiscono, le estremità dei filamenti si ripiegano e ne bloccano l’allungamento. Aggiungendo nuovo materiale, però, la crescita può ripartire. In questo modo è possibile costruire uno stesso filamento con segmenti dotati di proprietà chimiche differenti.
Ed è proprio giocando con la distribuzione delle cariche elettriche che i ricercatori hanno osservato qualcosa di inatteso.
Filamenti interamente positivi risultavano tossici per i neuroni, mentre quelli negativi venivano respinti. Ma inserendo una piccola regione positiva tra segmenti negativi, il comportamento cambiava completamente.
La zona positiva funzionava come un’ancora sulla superficie del neurone. Le regioni negative, invece, rimanevano mobili nelle sue vicinanze. I neuroni trattati sviluppavano neuriti più lunghi e ramificati, mostravano una maggiore attività del calcio e, dopo 14 giorni, formavano più sinapsi.
La cosa più interessante è che questi materiali non contengono segnali biologici progettati per stimolare i neuroni. A produrre l’effetto sembra essere la loro stessa architettura: la distribuzione delle cariche e il movimento dei filamenti favorirebbero il reclutamento di proteine già presenti attorno alle cellule.
In altre parole, il materiale non porta un messaggio.
Fa piuttosto da PR all’ingresso di una discoteca: richiama alcune proteine già presenti nell’ambiente cellulare, le porta vicino al neurone e crea le condizioni perché avvengano gli incontri giusti.
