Nanopróbák fejlesztése neurotranszmitterek kimutatására az agyban

03. március 2023. (Nanowerk News) Az állat agya több tízmilliárd idegsejtből vagy idegsejtből áll, amelyek összetett feladatokat hajtanak végre, például érzelmek feldolgozása, tanulás és ítéletalkotás, neurotranszmittereken keresztül kommunikálva egymással. Ezek a kis jelzőmolekulák diffundálnak – a magas koncentrációjú régiókból az alacsony koncentrációjú régiókba mozognak – a neuronok között, kémiai hírvivőként működve. A tudósok úgy vélik, hogy ez a diffúz mozgás lehet az agy kiváló működésének középpontjában. Ezért arra törekedtek, hogy megértsék a specifikus neurotranszmitterek szerepét azáltal, hogy amperometriás és mikrodialízis módszerekkel detektálják kibocsátásukat az agyban. Ezek a módszerek azonban nem adnak elegendő információt, ezért jobb érzékelési technikákra van szükség. Ebből a célból a tudósok kifejlesztettek egy optikai képalkotó módszert, amelyben a fehérjepróbák megváltoztatják fluoreszcencia intenzitásukat, amikor egy specifikus neurotranszmittert észlelnek. A közelmúltban a japán Shibaura Institute of Technology kutatóinak egy csoportja Yasuo Yoshimi professzor vezetésével továbbvitte ezt az ötletet. Sikeresen szintetizáltak fluoreszcens molekuláris lenyomatú polimer nanorészecskéket (fMIP-NP), amelyek szondaként szolgálnak specifikus neurotranszmitterek – szerotonin, dopamin és acetilkolin – kimutatására. Nevezetesen, az ilyen szondák kifejlesztését eddig nehéznek tartották. A folyóiratban megjelent úttörő munkájuk A nanoanyagok („Fluoreszcens molekuláris nyomattal ellátott polimer nanorészecskék szintézise, ​​amelyek nagy szelektivitással érzékelik a kisméretű neurotranszmittereket rögzített felületi sűrűségű, rögzített sablonok segítségével”). fluoreszcens molekuláris lenyomatokkal ellátott polimer nanorészecskéket (fMIP-NP) szintetizáltak, amelyek szondaként szolgálnak specifikus kis neurotranszmitterek, például szerotonin, dopamin és acetilkolin kimutatására. (Kép: Prof. Yasuo Yoshimi, SIT) Prof. Yoshimi röviden elmagyarázza az fMIP-NP szintézis alapjait. „Több lépésből áll. Először a detektálandó neurotranszmittert egy üveggyöngy felületére rögzítik. Ezután a monomerek (polimerek építőkövei) különböző funkciókkal – detektálás, térhálósítás és fluoreszcencia – polimerizálódnak a gyöngyök körül, beburkolva a neurotranszmittert. A kapott polimert ezután kimossák, hogy egy nanorészecskét kapjanak, amelynek neurotranszmitter szerkezete üregként van nyomva. Csak a célzott neurotranszmitterhez fog illeszkedni, ahogy csak egy adott kulcs nyithatja a zárat. Ezért az fMIP-NP-k képesek észlelni a megfelelő neurotranszmittereket az agyban. Amikor a megcélzott neurotranszmitterek beférnek az üregbe, az fMIP-NP-k megduzzadnak és megnőnek. A kutatók azt sugallják, hogy ez növeli a fluoreszcens monomerek közötti távolságot, ami viszont csökkenti kölcsönhatásaikat, beleértve a fluoreszcenciát elnyomó önkioltást is. Ennek eredményeként a fluoreszcencia intenzitása megnövekszik, ami a neurotranszmitterek jelenlétét jelzi. A kutatók javították a detektálás szelektivitását az üveggyöngyök felületén lévő neurotranszmitterek sűrűségének beállításával az fMIP-NP szintézis során. Ezenkívül a neurotranszmitterek rögzítésére szolgáló anyag kiválasztása döntő szerepet játszik a detektálási specifitásban. A kutatók azt találták, hogy a kevert szilán jobb, mint a tiszta szilán a neurotranszmitterek, a szerotonin és a dopamin üveggyöngy felületéhez való rögzítésére. A szilánkeverékkel szintetizált fMIP-NP-k specifikusan kimutatták a szerotonint és a dopamint. Ezzel szemben a tiszta szilán felhasználásával szintetizáltak nem specifikus fMIP-NP-ket eredményeztek, amelyek reagáltak a nem célzott neurotranszmitterekre, és helytelenül azonosították őket szerotoninként és dopaminként. Hasonlóképpen, a poli([2-(metakriloil-oxi)-etil]-trimetil-ammónium-klorid (METMAC)-ko-metakrilamid), de nem a METMAC homopolimer, az acetilkolin neurotranszmitter hatékony próbatemplátja. Míg az előbbi fMIP-NP-ket termelt, amelyek szelektíven detektálták az acetilkolint, az utóbbi nem reagáló nanorészecskéket eredményezett. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy az fMIP-NP-k megvalósíthatók az agyunkban felszabaduló neurotranszmitterek szelektív kimutatásában. „Az agy ezzel az új technikával történő leképezése feltárhatja a kapcsolatot a neurotranszmitterek diffúziója és az agyi aktivitás között. Ez pedig segíthet nekünk a neurológiai betegségek kezelésében, sőt olyan fejlett számítógépek létrehozásában is, amelyek utánozzák az emberi agy működését” – mondta Yoshimi professzor, aki lelkesedik az innovatív kutatásért.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62497.php