การพัฒนานาโนโพรบเพื่อตรวจจับสารสื่อประสาทในสมอง

03 มี.ค. 2023 (ข่าวนาโนเวิร์ค) สมองของสัตว์ประกอบด้วยเซลล์ประสาทหรือเซลล์ประสาทนับหมื่นล้านเซลล์ที่ทำงานที่ซับซ้อน เช่น การประมวลผลอารมณ์ การเรียนรู้ และการตัดสินใจโดยการสื่อสารระหว่างกันผ่านสารสื่อประสาท โมเลกุลส่งสัญญาณขนาดเล็กเหล่านี้จะกระจาย – ย้ายจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ – ระหว่างเซลล์ประสาท โดยทำหน้าที่เป็นตัวส่งสารเคมี นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการเคลื่อนไหวแบบกระจายนี้อาจเป็นหัวใจสำคัญของการทำงานที่เหนือกว่าของสมอง ดังนั้น พวกเขาจึงมุ่งที่จะเข้าใจบทบาทของสารสื่อประสาทโดยการตรวจจับการปล่อยสารดังกล่าวในสมองโดยใช้วิธีแอมเพอโรเมตริกและไมโครไดอะไลซิส อย่างไรก็ตาม วิธีการเหล่านี้ให้ข้อมูลไม่เพียงพอ จึงจำเป็นต้องมีเทคนิคการตรวจจับที่ดีกว่า ด้วยเหตุนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงได้พัฒนาวิธีการถ่ายภาพด้วยแสง โดยที่หัววัดโปรตีนจะเปลี่ยนความเข้มของแสงเรืองแสงเมื่อตรวจพบสารสื่อประสาทที่เฉพาะเจาะจง เมื่อเร็วๆ นี้ กลุ่มนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีชิบาอุระในญี่ปุ่น นำโดยศาสตราจารย์ยาสุโอะ โยชิมิ ได้นำแนวคิดนี้ไปข้างหน้า พวกเขาประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์อนุภาคนาโนโพลีเมอร์ที่พิมพ์ด้วยโมเลกุลเรืองแสง (fMIP-NPs) ซึ่งทำหน้าที่เป็นโพรบในการตรวจหาสารสื่อประสาทที่จำเพาะ ได้แก่ เซโรโทนิน โดปามีน และอะซิติลโคลีน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การพัฒนาเครื่องมือตรวจสอบดังกล่าวถือว่ายากจนถึงขณะนี้ ผลงานที่ก้าวล้ำของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร วัสดุนาโน (“การสังเคราะห์อนุภาคนาโนโพลีเมอร์ที่พิมพ์ด้วยโมเลกุลเรืองแสง ตรวจจับสารสื่อประสาทขนาดเล็กที่มีหัวกะทิสูงโดยใช้เทมเพลตที่ตรึงด้วยความหนาแน่นของพื้นผิวที่ควบคุม”). มีการสังเคราะห์อนุภาคนาโนโพลีเมอร์ที่พิมพ์ด้วยโมเลกุลเรืองแสง (fMIP-NPs) ซึ่งทำหน้าที่เป็นโพรบเพื่อตรวจจับสารสื่อประสาทขนาดเล็กจำเพาะเช่นเซโรโทนิน โดปามีน และอะซิติลโคลีน (ภาพ: ศาสตราจารย์ ยาสุโอะ โยชิมิ, SIT) ศาสตราจารย์ โยชิมิ อธิบายโดยย่อเกี่ยวกับพื้นฐานของการสังเคราะห์ fMIP-NP “มันเกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอน ขั้นแรก สารสื่อประสาทเป้าหมายที่จะตรวจพบจะถูกตรึงไว้บนพื้นผิวลูกแก้ว ต่อไป โมโนเมอร์ (ส่วนประกอบของโพลีเมอร์) ที่มีฟังก์ชันต่างกัน เช่น การตรวจจับ การเชื่อมโยงข้าม และการเรืองแสง จะเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันรอบๆ เม็ดบีด และห่อหุ้มสารสื่อประสาท จากนั้นโพลีเมอร์ที่ได้จะถูกชะล้างออกไปเพื่อให้ได้อนุภาคนาโนที่มีโครงสร้างสารสื่อประสาทประทับตราเป็นโพรง มันจะพอดีกับสารสื่อประสาทเป้าหมาย เช่นเดียวกับกุญแจดอกเดียวเท่านั้นที่สามารถเปิดล็อคได้ ดังนั้น fMIP-NP จึงสามารถตรวจจับสารสื่อประสาทที่เกี่ยวข้องในสมองได้” เมื่อสารสื่อประสาทเป้าหมายพอดีกับช่อง fMIP-NP จะขยายตัวและใหญ่ขึ้น นักวิจัยแนะนำว่าสิ่งนี้จะเพิ่มระยะห่างระหว่างโมโนเมอร์ฟลูออเรสเซนต์ซึ่งจะช่วยลดปฏิสัมพันธ์ของพวกมัน รวมถึงการดับตัวเองที่ยับยั้งการเรืองแสงซึ่งกันและกัน เป็นผลให้ความเข้มของแสงฟลูออเรสเซนต์เพิ่มขึ้น ซึ่งบ่งชี้ว่ามีสารสื่อประสาทอยู่ นักวิจัยได้ปรับปรุงความสามารถในการตรวจจับโดยการปรับความหนาแน่นของสารสื่อประสาทบนพื้นผิวของลูกแก้วในระหว่างการสังเคราะห์ fMIP-NP นอกจากนี้ การเลือกใช้วัสดุสำหรับยึดสารสื่อประสาทก็พบว่ามีบทบาทสำคัญในความจำเพาะในการตรวจจับ นักวิจัยพบว่าไซเลนผสมดีกว่าไซเลนบริสุทธิ์ในการติดสารสื่อประสาท เซโรโทนิน และโดปามีนเข้ากับพื้นผิวลูกปัดแก้ว fMIP-NP สังเคราะห์โดยใช้ไซเลนผสมที่ตรวจพบเซโรโทนินและโดปามีนโดยเฉพาะ ในทางตรงกันข้าม สารที่สังเคราะห์โดยใช้ไซเลนบริสุทธิ์ส่งผลให้เกิด fMIP-NP ที่ไม่เฉพาะเจาะจงซึ่งตอบสนองต่อสารสื่อประสาทที่ไม่ใช่เป้าหมาย โดยระบุว่าเป็นเซโรโทนินและโดปามีนอย่างไม่ถูกต้อง ในทำนองเดียวกัน พบว่าโพลี([2-(เมทาคริโลอิลออกซี)เอทิล] ไตรเมทิลแอมโมเนียมคลอไรด์ (METMAC)-โค-เมทาคริลาไมด์) แต่ไม่ใช่โฮโมโพลีเมอร์ของ METMAC เป็นแม่แบบจำลองที่มีประสิทธิผลของสารสื่อประสาทอะเซทิลโคลีน ในขณะที่กลุ่มแรกผลิต fMIP-NP ซึ่งตรวจพบอะเซทิลโคลีนแบบเลือกสรร แต่กลุ่มหลังทำให้เกิดอนุภาคนาโนที่ไม่ตอบสนอง ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของ fMIP-NP ในการตรวจจับสารสื่อประสาทแบบเลือกสรรที่ปล่อยออกมาในสมองของเรา “การถ่ายภาพสมองด้วยเทคนิคใหม่นี้สามารถเปิดเผยความสัมพันธ์ระหว่างการแพร่กระจายของสารสื่อประสาทและการทำงานของสมอง ซึ่งในทางกลับกันสามารถช่วยเรารักษาโรคทางระบบประสาทและแม้แต่สร้างคอมพิวเตอร์ขั้นสูงที่เลียนแบบการทำงานของสมองของมนุษย์” ศาสตราจารย์โยชิมิผู้กระตือรือร้นกับการวิจัยเชิงนวัตกรรมกล่าว

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62497.php