Mengembangkan nanoprobes untuk mendeteksi neurotransmiter di otak

03 Mar 2023 (Berita Nanowerk) Otak hewan terdiri dari puluhan miliar neuron atau sel saraf yang melakukan tugas kompleks seperti memproses emosi, belajar, dan membuat penilaian dengan berkomunikasi satu sama lain melalui neurotransmiter. Molekul pensinyalan kecil ini berdifusi – bergerak dari daerah konsentrasi tinggi ke rendah – di antara neuron, bertindak sebagai pembawa pesan kimiawi. Para ilmuwan percaya bahwa gerakan difusif ini mungkin berada di jantung fungsi superior otak. Oleh karena itu, mereka bertujuan untuk memahami peran neurotransmiter spesifik dengan mendeteksi pelepasannya di otak menggunakan metode amperometrik dan mikrodialisis. Namun, metode ini memberikan informasi yang tidak memadai, sehingga memerlukan teknik penginderaan yang lebih baik. Untuk tujuan ini, para ilmuwan mengembangkan metode pencitraan optik di mana probe protein mengubah intensitas fluoresensinya setelah mendeteksi neurotransmitter tertentu. Baru-baru ini, sekelompok peneliti dari Institut Teknologi Shibaura di Jepang yang dipimpin oleh Profesor Yasuo Yoshimi telah mengambil ide ini ke depan. Mereka telah berhasil mensintesis nanopartikel polimer yang dicetak secara molekuler fluoresen (fMIP-NPs) yang berfungsi sebagai probe untuk mendeteksi neurotransmiter spesifik-serotonin, dopamin, dan asetilkolin. Khususnya, mengembangkan probe semacam itu sejauh ini dianggap sulit. Karya inovatif mereka, diterbitkan dalam jurnal Nanomaterials (“Sintesis Nanopartikel Polimer Tercetak Secara Molekuler Fluorescent Merasakan Neurotransmiter Kecil dengan Selektivitas Tinggi Menggunakan Template Immobilized dengan Kepadatan Permukaan yang Diatur”). telah mensintesis nanopartikel polimer tercetak molekul fluoresen (fMIP-NPs) yang berfungsi sebagai probe untuk mendeteksi neurotransmiter kecil spesifik seperti serotonin, dopamin, dan asetilkolin. (Gambar: Prof. Yasuo Yoshimi, SIT) Prof. Yoshimi menjelaskan secara singkat dasar-dasar sintesis fMIP-NP. “Ini melibatkan beberapa langkah. Pertama, neurotransmitter target yang akan dideteksi dipasang pada permukaan manik-manik kaca. Selanjutnya, monomer (blok penyusun polimer) dengan fungsi berbeda – deteksi, ikatan silang, dan fluoresensi – berpolimerisasi di sekitar manik-manik, membungkus neurotransmitter. Polimer yang dihasilkan kemudian dicuci untuk mendapatkan partikel nano dengan struktur neurotransmitter yang dicetak sebagai rongga. Ini hanya cocok dengan neurotransmitter target, seperti hanya kunci tertentu yang dapat membuka kunci. Oleh karena itu, fMIP-NP dapat mendeteksi neurotransmiter yang sesuai di otak.” Ketika neurotransmiter target masuk ke dalam rongga, fMIP-NP membengkak dan membesar. Para peneliti berpendapat bahwa ini meningkatkan jarak antara monomer neon yang, pada gilirannya, mengurangi interaksinya, termasuk pendinginan sendiri yang menekan fluoresensi, satu sama lain. Akibatnya, intensitas fluoresensi meningkat, menunjukkan adanya neurotransmiter. Para peneliti meningkatkan selektivitas deteksi mereka dengan menyesuaikan kepadatan neurotransmitter pada permukaan manik-manik kaca selama sintesis fMIP-NP. Selain itu, pilihan bahan untuk memperbaiki neurotransmiter ditemukan memainkan peran penting dalam spesifisitas deteksi. Para peneliti menemukan bahwa silan campuran lebih baik daripada silan murni untuk menempelkan neurotransmiter, serotonin dan dopamin, ke permukaan manik-manik kaca. FMIP-NP disintesis menggunakan silan campuran yang secara khusus mendeteksi serotonin dan dopamin. Sebaliknya, mereka yang disintesis menggunakan silan murni menghasilkan fMIP-NP non-spesifik yang merespons neurotransmiter non-target, mengidentifikasinya secara tidak benar sebagai serotonin dan dopamin. Demikian juga, poli([2-(metakriloiloksi)etil] trimetilaminamonium klorida (METMAC)-ko-metakrilamida) tetapi bukan homopolimer METMAC ditemukan sebagai templat tiruan yang efektif dari neurotransmitter asetilkolin. Sementara yang pertama menghasilkan fMIP-NP yang secara selektif mendeteksi asetilkolin, yang terakhir menyebabkan nanopartikel yang tidak responsif. Hasil ini menunjukkan kelayakan fMIP-NPs dalam deteksi selektif neurotransmiter yang dilepaskan di otak kita. “Pencitraan otak dengan teknik baru ini dapat mengungkap hubungan antara difusi neurotransmitter dan aktivitas otak. Ini, pada gilirannya, dapat membantu kita mengobati penyakit saraf dan bahkan membuat komputer canggih yang meniru fungsi otak manusia,” kata Profesor Yoshimi, yang antusias dengan penelitian inovatif ini.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62497.php