Розробка нанозондів для виявлення нейромедіаторів у мозку

03 березня 2023 (Новини Nanowerk) Мозок тварини складається з десятків мільярдів нейронів або нервових клітин, які виконують такі складні завдання, як обробка емоцій, навчання та прийняття суджень, спілкуючись один з одним через нейромедіатори. Ці невеликі сигнальні молекули дифундують – переміщуються від областей високої до низької концентрації – між нейронами, діючи як хімічні месенджери. Вчені вважають, що цей дифузійний рух може бути основою вищої функції мозку. Тому вони прагнули зрозуміти роль специфічних нейромедіаторів шляхом виявлення їх вивільнення в мозку за допомогою методів амперометрії та мікродіалізу. Однак ці методи дають недостатню інформацію, що вимагає кращих методів зондування. З цією метою вчені розробили метод оптичної візуалізації, у якому білкові зонди змінюють свою інтенсивність флуоресценції після виявлення певного нейромедіатора. Нещодавно група дослідників з Технологічного інституту Шибаура в Японії під керівництвом професора Ясуо Йошімі підтримала цю ідею. Вони успішно синтезували флуоресцентні полімерні наночастинки з молекулярним імпринтом (fMIP-NP), які служать зондами для виявлення специфічних нейромедіаторів — серотоніну, дофаміну та ацетилхоліну. Примітно, що розробка таких зондів досі вважалася складною. Їх новаторські роботи, опубліковані в журн наноматеріали («Синтез флуоресцентних полімерних наночастинок із молекулярним відбитком, що сприймають малі нейромедіатори з високою селективністю за допомогою іммобілізованих шаблонів із регульованою поверхневою щільністю»). синтезували флуоресцентні полімерні наночастинки з молекулярним імпринтом (fMIP-NP), які служать зондами для виявлення специфічних малих нейромедіаторів, таких як серотонін, дофамін і ацетилхолін. (Зображення: професор Ясуо Йошімі, SIT) Професор Йошімі коротко пояснює основи синтезу fMIP-NP. «Це включає кілька кроків. Спочатку цільовий нейромедіатор, який необхідно виявити, фіксується на поверхні скляних кульок. Далі мономери (будівельні блоки полімерів) з різними функціями – виявлення, зшивання та флуоресценція – полімеризуються навколо кульок, огортаючи нейромедіатор. Отриманий полімер потім вимивають, щоб отримати наночастинку зі структурою нейромедіатора, відбитою у вигляді порожнини. Він підійде лише до цільового нейромедіатора, так само, як лише певний ключ може відкрити замок. Таким чином, fMIP-NP можуть виявляти відповідні нейромедіатори в мозку». Коли цільові нейротрансмітери поміщаються всередину порожнини, fMIP-NP набухають і стають більшими. Дослідники припускають, що це збільшує відстань між флуоресцентними мономерами, що, у свою чергу, зменшує їх взаємодію, включаючи самогасіння, яке пригнічує флуоресценцію, один з одним. В результаті інтенсивність флуоресценції посилюється, що свідчить про наявність нейромедіаторів. Дослідники покращили свою вибірковість виявлення, регулюючи щільність нейромедіатора на поверхні скляних кульок під час синтезу fMIP-NP. Крім того, було встановлено, що вибір матеріалу для фіксації нейромедіаторів відіграє вирішальну роль у специфічності виявлення. Дослідники виявили, що змішаний силан краще, ніж чистий силан, для приєднання нейромедіаторів, серотоніну та дофаміну, до поверхні скляних кульок. fMIP-NPs, синтезовані за допомогою змішаного силану, спеціально виявляли серотонін і дофамін. Навпаки, синтезовані з використанням чистого силану призвели до неспецифічних fMIP-NP, які реагували на нецільові нейромедіатори, неправильно ідентифікуючи їх як серотонін і дофамін. Подібним чином було виявлено, що полі([2-(метакрилоілокси)етил] триметиламоній хлорид (METMAC)-ко-метакриламід), але не гомополімер METMAC, є ефективною фіктивною матрицею нейромедіатора ацетилхоліну. У той час як перший виробляв fMIP-NP, які вибірково виявляли ацетилхолін, другий приводив до наночастинок, які не реагували. Ці результати демонструють доцільність fMIP-NPs у вибірковому виявленні нейромедіаторів, що вивільняються в нашому мозку. «Візуалізація мозку за допомогою цієї нової техніки може виявити взаємозв’язок між дифузією нейромедіаторів і мозковою активністю. Це, у свою чергу, може допомогти нам лікувати неврологічні захворювання та навіть створювати вдосконалені комп’ютери, які імітують функції людського мозку», — сказав професор Йошімі, який із ентузіазмом сприймає інноваційне дослідження.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
• джерело: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62497.php