Utvikler nanoprober for å oppdage nevrotransmittere i hjernen

03. mars 2023 (Nanowerk Nyheter) Dyrehjernen består av titalls milliarder nevroner eller nerveceller som utfører komplekse oppgaver som å behandle følelser, lære og foreta vurderinger ved å kommunisere med hverandre via nevrotransmittere. Disse små signalmolekylene diffunderer – beveger seg fra områder med høy til lav konsentrasjon – mellom nevroner og fungerer som kjemiske budbringere. Forskere tror at denne diffusive bevegelsen kan være kjernen i hjernens overlegne funksjon. Derfor har de hatt som mål å forstå rollen til spesifikke nevrotransmittere ved å oppdage deres frigjøring i hjernen ved hjelp av amperometriske og mikrodialysemetoder. Imidlertid gir disse metodene utilstrekkelig informasjon, noe som krever bedre sanseteknikker. For dette formål utviklet forskere en optisk avbildningsmetode der proteinprober endrer fluorescensintensiteten ved å oppdage en spesifikk nevrotransmitter. Nylig har en gruppe forskere fra Shibaura Institute of Technology i Japan ledet av professor Yasuo Yoshimi tatt denne ideen videre. De har med suksess syntetisert fluorescerende molekylært påtrykte polymere nanopartikler (fMIP-NPs) som fungerer som prober for å oppdage spesifikke nevrotransmittere - serotonin, dopamin og acetylkolin. Spesielt har det vært ansett som vanskelig å utvikle slike sonder så langt. Deres banebrytende arbeid, publisert i tidsskriftet Nanomaterialer ("Syntese av fluorescerende molekylært påtrykte polymernanopartikler som registrerer små nevrotransmittere med høy selektivitet ved bruk av immobiliserte maler med regulert overflatetetthet"). har syntetisert fluorescerende molekylært påtrykte polymere nanopartikler (fMIP-NPs) som fungerer som prober for å oppdage spesifikke små nevrotransmittere som serotonin, dopamin og acetylkolin. (Bilde: Prof. Yasuo Yoshimi, SIT) Prof. Yoshimi forklarer kort det grunnleggende om fMIP-NP-syntese. "Det innebærer flere trinn. Først festes målnevrotransmitteren som skal detekteres på en overflate av glassperler. Deretter polymeriserer monomerer (byggesteiner av polymerer) med forskjellige funksjoner - deteksjon, tverrbinding og fluorescens - rundt kulene, og omslutter nevrotransmitteren. Den resulterende polymeren vaskes deretter ut for å oppnå en nanopartikkel med nevrotransmitterstrukturen påtrykt som et hulrom. Den vil bare passe til målnevrotransmitteren, akkurat som bare en bestemt nøkkel kan åpne en lås. Derfor kan fMIP-NP-er oppdage deres tilsvarende nevrotransmittere i hjernen." Når målnevrotransmitterne passer inn i hulrommet, sveller fMIP-NP-ene og blir større. Forskerne foreslår at dette øker avstanden mellom de fluorescerende monomerene, som igjen reduserer deres interaksjoner, inkludert selvslukking som undertrykker fluorescens, med hverandre. Som et resultat økes fluorescensintensiteten, noe som indikerer tilstedeværelsen av nevrotransmittere. Forskerne forbedret sin selektivitet av deteksjonen ved å justere nevrotransmittertettheten på overflaten av glassperlene under fMIP-NP-syntese. I tillegg ble valget av materiale for fiksering av nevrotransmitterne funnet å spille en avgjørende rolle i deteksjonsspesifisiteten. Forskerne fant at blandet silan er bedre enn ren silan for å feste nevrotransmittere, serotonin og dopamin, til glassperlens overflate. fMIP-NP-ene syntetisert ved bruk av blandet silan detekterte spesifikt serotonin og dopamin. I motsetning til dette resulterte de syntetiserte ved bruk av ren silan i ikke-spesifikke fMIP-NP-er som reagerte på ikke-mål-nevrotransmittere, og identifiserte dem feil som serotonin og dopamin. På samme måte ble poly([2-(metakryloyloksy)etyl]trimetylammoniumklorid (METMAC)-ko-metakrylamid), men ikke METMAC-homopolymer funnet å være en effektiv dummy-mal av nevrotransmitteren acetylkolin. Mens førstnevnte produserte fMIP-NP-er som selektivt detekterte acetylkolin, førte sistnevnte til ikke-responsive nanopartikler. Disse resultatene demonstrerer gjennomførbarheten av fMIP-NP-er i selektiv påvisning av nevrotransmittere frigjort i hjernen vår. "Å avbilde hjernen med denne nye teknikken kan avsløre forholdet mellom nevrotransmitterdiffusjon og hjerneaktivitet. Dette kan igjen hjelpe oss med å behandle nevrologiske sykdommer og til og med lage avanserte datamaskiner som etterligner menneskelige hjernefunksjoner, sier professor Yoshimi, som er entusiastisk over den innovative forskningen.

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• kilde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62497.php