Dezvoltarea nanosondelor pentru a detecta neurotransmițătorii din creier

03 martie 2023 (Știri Nanowerk) Creierul animalului este format din zeci de miliarde de neuroni sau celule nervoase care îndeplinesc sarcini complexe precum procesarea emoțiilor, învățarea și emiterea de judecăți prin comunicarea între ei prin intermediul neurotransmițătorilor. Aceste molecule de semnalizare mici difuzează - se deplasează de la regiuni cu concentrație ridicată la concentrație scăzută - între neuroni, acționând ca mesageri chimici. Oamenii de știință cred că această mișcare difuză ar putea fi în centrul funcției superioare a creierului. Prin urmare, ei și-au propus să înțeleagă rolul neurotransmițătorilor specifici prin detectarea eliberării lor în creier folosind metode amperometrice și de microdializă. Cu toate acestea, aceste metode oferă informații insuficiente, necesitând tehnici de detectare mai bune. În acest scop, oamenii de știință au dezvoltat o metodă de imagistică optică în care sondele proteice își schimbă intensitatea fluorescenței la detectarea unui neurotransmițător specific. Recent, un grup de cercetători de la Institutul de Tehnologie Shibaura din Japonia condus de profesorul Yasuo Yoshimi a promovat această idee. Ei au sintetizat cu succes nanoparticule polimerice fluorescente imprimate molecular (fMIP-NPs) care servesc drept sonde pentru a detecta neurotransmitatori specifici - serotonina, dopamina si acetilcolina. În special, dezvoltarea unor astfel de sonde a fost considerată dificilă până acum. Lucrarea lor inovatoare, publicată în jurnal nanomaterialele („Sinteza nanoparticulelor polimerice fluorescente imprimate molecular care detectează neurotransmițători mici cu selectivitate ridicată folosind șabloane imobilizate cu densitate de suprafață reglată”). au sintetizat nanoparticule polimerice fluorescente imprimate molecular (fMIP-NPs) care servesc drept sonde pentru a detecta neurotransmițători mici specifici, cum ar fi serotonina, dopamina și acetilcolina. (Imagine: Prof. Yasuo Yoshimi, SIT) Prof. Yoshimi explică pe scurt bazele sintezei fMIP-NP. „Implică mai mulți pași. În primul rând, neurotransmițătorul țintă care trebuie detectat este fixat pe o suprafață de sticlă. În continuare, monomerii (blocurile de construcție ale polimerilor) cu diferite funcții – detecție, reticulare și fluorescență – polimerizează în jurul margelelor, învăluind neurotransmițătorul. Polimerul rezultat este apoi spălat pentru a obține o nanoparticulă cu structura neurotransmițătorului imprimată ca o cavitate. Se va potrivi doar cu neurotransmițătorul țintă, la fel cum doar o anumită cheie poate deschide un lacăt. Prin urmare, fMIP-NP-urile pot detecta neurotransmițătorii corespunzători în creier.” Când neurotransmițătorii țintă se potrivesc în interiorul cavității, fMIP-NP-urile se umflă și devin mai mari. Cercetătorii sugerează că acest lucru mărește distanța dintre monomerii fluorescenți care, la rândul lor, reduce interacțiunile lor, inclusiv auto-stingerea care suprimă fluorescența, unul cu celălalt. Ca urmare, intensitatea fluorescenței este sporită, indicând prezența neurotransmițătorilor. Cercetătorii și-au îmbunătățit selectivitatea detectării prin ajustarea densității neurotransmițătorilor de pe suprafața bilelor de sticlă în timpul sintezei fMIP-NP. În plus, sa constatat că alegerea materialului pentru fixarea neurotransmițătorilor joacă un rol crucial în specificitatea detectării. Cercetătorii au descoperit că silanul amestecat este mai bun decât silanul pur pentru atașarea neurotransmițătorilor, serotonina și dopamina, la suprafața bilelor de sticlă. fMIP-NP-urile sintetizate folosind silan amestecat au detectat în mod specific serotonina și dopamina. În schimb, cei sintetizați folosind silan pur au dus la fMIP-NP-uri nespecifice care au răspuns la neurotransmițătorii nețintă, identificându-i incorect ca serotonină și dopamină. De asemenea, poli([2-(metacriloiloxi)etil] clorură de trimetilamoniu (METMAC)-co-metacrilamidă), dar nu homopolimerul METMAC s-a dovedit a fi un model inactiv eficient al neurotransmițătorului acetilcolină. În timp ce primul a produs fMIP-NP-uri care au detectat selectiv acetilcolina, cel din urmă a condus la nanoparticule care nu răspund. Aceste rezultate demonstrează fezabilitatea fMIP-NP-urilor în detectarea selectivă a neurotransmițătorilor eliberați în creierul nostru. „Imaginile creierului cu această nouă tehnică ar putea dezvălui relația dintre difuzia neurotransmițătorilor și activitatea creierului. Acest lucru, la rândul său, ne poate ajuta să tratăm bolile neurologice și chiar să creăm computere avansate care imită funcțiile creierului uman”, a spus profesorul Yoshimi, care este entuziasmat de cercetarea inovatoare.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62497.php