تطوير الميكروبات النانوية لاكتشاف الناقلات العصبية في الدماغ

03 مارس 2023 (أخبار Nanowerk) يتكون دماغ الحيوان من عشرات المليارات من الخلايا العصبية أو الخلايا العصبية التي تؤدي مهام معقدة مثل معالجة المشاعر والتعلم وإصدار الأحكام من خلال التواصل مع بعضها البعض عبر الناقلات العصبية. تنتشر جزيئات الإشارات الصغيرة هذه - تنتقل من مناطق التركيز المرتفع إلى المنخفض - بين الخلايا العصبية ، وتعمل كمرسلين كيميائيين. يعتقد العلماء أن هذه الحركة المنتشرة قد تكون في صميم وظيفة الدماغ الفائقة. لذلك ، فقد سعوا إلى فهم دور النواقل العصبية المحددة من خلال الكشف عن إطلاقها في الدماغ باستخدام أساليب قياس الضغط والديلزة الدقيقة. ومع ذلك ، فإن هذه الأساليب توفر معلومات غير كافية ، مما يستلزم تقنيات استشعار أفضل. تحقيقا لهذه الغاية ، طور العلماء طريقة التصوير البصري حيث تغير مجسات البروتين شدة التألق عند اكتشاف ناقل عصبي معين. في الآونة الأخيرة ، قامت مجموعة من الباحثين من معهد Shibaura للتكنولوجيا في اليابان بقيادة البروفيسور ياسو يوشيمي بتطوير هذه الفكرة. لقد نجحوا في تصنيع الجسيمات النانوية البوليمرية المطبوعة جزيئيًا الفلوريسنت (fMIP-NPs) التي تعمل كمجسات للكشف عن ناقلات عصبية معينة - السيروتونين والدوبامين والأستيل كولين. والجدير بالذكر أن تطوير مثل هذه المجسات يعتبر صعبًا حتى الآن. عملهم الرائد المنشور في المجلة المواد النانوية ("توليف جزيئات بوليمر متناهية الصغر مطبوعة جزيئيًا تستشعر النواقل العصبية الصغيرة ذات الانتقائية العالية باستخدام قوالب ثابتة ذات كثافة سطحية منظمة"). قاموا بتركيب جزيئات نانوية بوليمرية مطبوعة جزيئيًا (fMIP-NPs) تعمل كمجسات للكشف عن ناقلات عصبية صغيرة محددة مثل السيروتونين والدوبامين والأستيل كولين. (الصورة: البروفيسور ياسو يوشيمي ، SIT) يشرح البروفيسور يوشيمي بإيجاز أساسيات تركيب fMIP-NP. "إنها تنطوي على خطوات متعددة. أولاً ، يتم تثبيت الناقل العصبي المستهدف المراد اكتشافه على سطح خرز زجاجي. بعد ذلك ، المونومرات (اللبنات الأساسية للبوليمرات) ذات الوظائف المختلفة - الكشف ، والربط المتبادل ، والفلورة - تتبلمر حول الحبيبات ، وتلف الناقل العصبي. يتم بعد ذلك غسل البوليمر الناتج للحصول على جسيم نانوي بهيكل ناقل عصبي مطبوع على شكل تجويف. سوف يصلح فقط الناقل العصبي المستهدف ، تمامًا مثل مفتاح معين فقط يمكنه فتح القفل. وبالتالي ، يمكن لـ fMIP-NPs اكتشاف الناقلات العصبية المقابلة لها في الدماغ ". عندما تتناسب الناقلات العصبية المستهدفة داخل التجويف ، تتضخم fMIP-NPs وتكبر. يقترح الباحثون أن هذا يزيد المسافة بين المونومرات الفلورية التي بدورها تقلل من تفاعلاتها ، بما في ذلك التبريد الذاتي الذي يقمع التألق مع بعضها البعض. نتيجة لذلك ، تم تعزيز شدة التألق ، مما يشير إلى وجود الناقلات العصبية. قام الباحثون بتحسين انتقائهم للكشف عن طريق تعديل كثافة الناقل العصبي على سطح الخرز الزجاجي أثناء تخليق fMIP-NP. بالإضافة إلى ذلك ، وجد أن اختيار المواد لإصلاح الناقلات العصبية يلعب دورًا مهمًا في خصوصية الكشف. وجد الباحثون أن السيلان المخلوط أفضل من السيلان النقي لربط الناقلات العصبية ، السيروتونين والدوبامين ، بسطح حبة الزجاج. تم تصنيع fMIP-NPs باستخدام silane المخلوط للكشف عن السيروتونين والدوبامين على وجه التحديد. في المقابل ، نتج عن تلك التي تم تصنيعها باستخدام silane النقي غير محدد fMIP-NPs التي استجابت للناقلات العصبية غير المستهدفة ، وتم تحديدها بشكل غير صحيح على أنها السيروتونين والدوبامين. وبالمثل ، تم العثور على poly ([2- (methacryloyloxy) ethyl] كلوريد ثلاثي ميثيل الأمونيوم (METMAC) -co-methacrylamide) ولكن ليس METMAC على أنه قالب وهمي فعال للناقل العصبي أستيل كولين. بينما أنتج الأول fMIP-NPs الذي اكتشف بشكل انتقائي أستيل كولين ، أدى الأخير إلى جسيمات نانوية غير مستجيبة. توضح هذه النتائج جدوى fMIP-NPs في الكشف الانتقائي للناقلات العصبية الصادرة في دماغنا. يمكن أن يكشف تصوير الدماغ بهذه التقنية الجديدة عن العلاقة بين انتشار الناقل العصبي ونشاط الدماغ. هذا ، بدوره ، يمكن أن يساعدنا في علاج الأمراض العصبية وحتى إنشاء أجهزة كمبيوتر متقدمة تحاكي وظائف الدماغ البشري ، "قال البروفيسور يوشيمي ، المتحمس للبحث المبتكر.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• المصدر https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62497.php