توسعه نانو کاوشگر برای تشخیص انتقال دهنده های عصبی در مغز

03 مارس 2023 (اخبار نانوورکمغز حیوانات شامل ده ها میلیارد نورون یا سلول عصبی است که وظایف پیچیده ای مانند پردازش احساسات، یادگیری و قضاوت را از طریق برقراری ارتباط با یکدیگر از طریق انتقال دهنده های عصبی انجام می دهند. این مولکول‌های سیگنال‌دهنده کوچک بین نورون‌ها پخش می‌شوند - از مناطق با غلظت بالا به مناطق کم حرکت می‌کنند و به عنوان پیام‌رسان شیمیایی عمل می‌کنند. دانشمندان بر این باورند که این حرکت انتشاری ممکن است در قلب عملکرد برتر مغز باشد. بنابراین، آن‌ها با تشخیص آزادسازی آن‌ها در مغز با استفاده از روش‌های آمپرومتریک و میکرودیالیز، به دنبال درک نقش انتقال‌دهنده‌های عصبی خاص هستند. با این حال، این روش ها اطلاعات ناکافی را ارائه می دهند و نیاز به تکنیک های سنجش بهتری دارند. برای این منظور، دانشمندان یک روش تصویربرداری نوری را توسعه دادند که در آن پروب‌های پروتئینی با شناسایی یک انتقال‌دهنده عصبی خاص، شدت فلورسانس خود را تغییر می‌دهند. اخیراً گروهی از محققان مؤسسه فناوری شیباورا در ژاپن به سرپرستی پروفسور یاسو یوشیمی این ایده را پیش برده اند. آنها با موفقیت نانوذرات پلیمری حک شده مولکولی فلورسنت (fMIP-NPs) را سنتز کردند که به عنوان کاوشگر برای تشخیص انتقال‌دهنده‌های عصبی خاص مانند سروتونین، دوپامین و استیل کولین عمل می‌کنند. قابل ذکر است، توسعه چنین کاوشگرهایی تاکنون دشوار تلقی شده است. کار پیشگامانه آنها که در مجله منتشر شده است نانومواد (سنتز نانوذرات پلیمری منقوش به صورت مولکولی فلورسنت که انتقال‌دهنده‌های عصبی کوچک با گزینش پذیری بالا را با استفاده از الگوهای تثبیت‌شده با چگالی سطحی تنظیم‌شده حس می‌کنند.). نانوذرات پلیمری حک شده به صورت مولکولی فلورسنت (fMIP-NPs) را سنتز کرده‌اند که به عنوان کاوشگر برای شناسایی انتقال‌دهنده‌های عصبی کوچک خاص مانند سروتونین، دوپامین و استیل کولین عمل می‌کنند. (تصویر: پروفسور یاسو یوشیمی، SIT) پروفسور یوشیمی به طور خلاصه اصول سنتز fMIP-NP را توضیح می دهد. "این شامل چندین مرحله است. ابتدا، انتقال دهنده عصبی هدفی که باید شناسایی شود، روی سطح مهره های شیشه ای ثابت می شود. در مرحله بعد، مونومرها (بلوک های سازنده پلیمرها) با عملکردهای مختلف - تشخیص، اتصال عرضی و فلورسانس - در اطراف مهره ها پلیمریزه می شوند و انتقال دهنده عصبی را در بر می گیرند. سپس پلیمر حاصل شسته می‌شود تا نانوذره‌ای به دست آید که ساختار انتقال‌دهنده عصبی به‌عنوان یک حفره حک شده است. این فقط برای انتقال دهنده عصبی هدف مناسب است، درست مانند یک کلید خاص که می تواند یک قفل را باز کند. از این رو، fMIP-NP ها می توانند انتقال دهنده های عصبی مربوطه خود را در مغز شناسایی کنند. هنگامی که انتقال دهنده های عصبی هدف در داخل حفره قرار می گیرند، fMIP-NPs متورم شده و بزرگتر می شوند. محققان پیشنهاد می‌کنند که این باعث افزایش فاصله بین مونومرهای فلورسنت می‌شود که به نوبه خود، برهمکنش‌های آن‌ها، از جمله خاموش شدن خود که فلورسانس را سرکوب می‌کند، با یکدیگر کاهش می‌دهد. در نتیجه، شدت فلورسانس افزایش می‌یابد که نشان‌دهنده وجود انتقال‌دهنده‌های عصبی است. محققان گزینش پذیری تشخیص خود را با تنظیم تراکم انتقال دهنده عصبی روی سطح دانه های شیشه ای در طول سنتز fMIP-NP بهبود بخشیدند. علاوه بر این، انتخاب ماده برای تثبیت انتقال‌دهنده‌های عصبی نقش مهمی در ویژگی تشخیص بازی می‌کند. محققان دریافتند که سیلان مخلوط برای اتصال انتقال دهنده های عصبی، سروتونین و دوپامین، به سطح مهره شیشه ای بهتر از سیلان خالص است. fMIP-NPs سنتز شده با استفاده از سیلان مخلوط به طور خاص سروتونین و دوپامین را شناسایی کردند. در مقابل، آنهایی که با استفاده از سیلان خالص سنتز شدند منجر به fMIP-NPهای غیراختصاصی شدند که به انتقال دهنده های عصبی غیرهدف پاسخ دادند و آنها را به اشتباه به عنوان سروتونین و دوپامین شناسایی کردند. به همین ترتیب، پلی ([2-(متاکریلویلوکسی) اتیل] تری متیل آمونیوم کلرید (METMAC) - کو-متاکریلامید) اما نه هموپلیمر METMAC به عنوان یک الگوی ساختگی موثر برای انتقال دهنده عصبی استیل کولین شناخته شد. در حالی که اولی fMIP-NP را تولید می کرد که به طور انتخابی استیل کولین را شناسایی می کرد، دومی منجر به تولید نانوذرات بی پاسخ شد. این نتایج امکان‌سنجی fMIP-NPs را در تشخیص انتخابی انتقال‌دهنده‌های عصبی آزاد شده در مغز ما نشان می‌دهد. تصویربرداری از مغز با این تکنیک جدید می تواند رابطه بین انتشار انتقال دهنده های عصبی و فعالیت مغز را آشکار کند. این به نوبه خود می تواند به ما در درمان بیماری های عصبی و حتی ایجاد رایانه های پیشرفته ای که عملکردهای مغز انسان را تقلید می کند، کمک کند.»

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• منبع: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62497.php