Phát triển các đầu dò nano để phát hiện các chất dẫn truyền thần kinh trong não

03/2023/XNUMX (Tin tức Nanowerk) Bộ não động vật bao gồm hàng chục tỷ tế bào thần kinh hoặc tế bào thần kinh thực hiện các nhiệm vụ phức tạp như xử lý cảm xúc, học hỏi và đưa ra phán đoán bằng cách giao tiếp với nhau thông qua các chất dẫn truyền thần kinh. Những phân tử tín hiệu nhỏ này khuếch tán – di chuyển từ vùng có nồng độ cao đến thấp – giữa các tế bào thần kinh, đóng vai trò là sứ giả hóa học. Các nhà khoa học tin rằng chuyển động khuếch tán này có thể là trung tâm của chức năng ưu việt của não bộ. Do đó, họ đã nhằm mục đích tìm hiểu vai trò của các chất dẫn truyền thần kinh cụ thể bằng cách phát hiện sự giải phóng của chúng trong não bằng phương pháp đo dòng điện và vi lọc. Tuy nhiên, các phương pháp này cung cấp không đủ thông tin, đòi hỏi các kỹ thuật cảm biến tốt hơn. Cuối cùng, các nhà khoa học đã phát triển một phương pháp chụp ảnh quang học trong đó các đầu dò protein thay đổi cường độ huỳnh quang của chúng khi phát hiện một chất dẫn truyền thần kinh cụ thể. Gần đây, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Shibaura ở Nhật Bản do Giáo sư Yasuo Yoshimi đứng đầu đã đưa ra ý tưởng này. Họ đã tổng hợp thành công các hạt nano polyme in dấu phân tử huỳnh quang (fMIP-NP) đóng vai trò là chất thăm dò để phát hiện các chất dẫn truyền thần kinh cụ thể–serotonin, dopamine và acetylcholine. Đáng chú ý, cho đến nay việc phát triển các đầu dò như vậy vẫn được coi là khó khăn. Công trình đột phá của họ, được đăng trên tạp chí Vật liệu nano (“Tổng hợp các hạt nano polymer in dấu phân tử huỳnh quang cảm nhận các chất dẫn truyền thần kinh nhỏ với tính chọn lọc cao bằng cách sử dụng các mẫu cố định với mật độ bề mặt được điều chỉnh”). đã tổng hợp các hạt nano polyme in dấu phân tử huỳnh quang (fMIP-NP) đóng vai trò là đầu dò để phát hiện các chất dẫn truyền thần kinh nhỏ cụ thể như serotonin, dopamine và acetylcholine. (Hình ảnh: Giáo sư Yasuo Yoshimi, SIT) Giáo sư Yoshimi giải thích ngắn gọn các nguyên tắc cơ bản của quá trình tổng hợp fMIP-NP. “Nó bao gồm nhiều bước. Đầu tiên, chất dẫn truyền thần kinh mục tiêu được phát hiện được cố định trên bề mặt hạt thủy tinh. Tiếp theo, các monome (các khối polyme xây dựng) với các chức năng khác nhau – phát hiện, liên kết chéo và phát huỳnh quang – trùng hợp xung quanh các hạt, bao bọc chất dẫn truyền thần kinh. Polyme thu được sau đó được rửa sạch để thu được một hạt nano có cấu trúc chất dẫn truyền thần kinh được in dưới dạng một lỗ hổng. Nó sẽ chỉ khớp với chất dẫn truyền thần kinh mục tiêu, giống như chỉ một chiếc chìa khóa cụ thể mới có thể mở được ổ khóa. Do đó, các fMIP-NP có thể phát hiện các chất dẫn truyền thần kinh tương ứng của chúng trong não.” Khi các chất dẫn truyền thần kinh mục tiêu nằm gọn trong khoang, các fMIP-NP sưng lên và lớn hơn. Các nhà nghiên cứu cho rằng điều này làm tăng khoảng cách giữa các đơn phân huỳnh quang, do đó, làm giảm tương tác của chúng, bao gồm cả quá trình tự dập tắt ngăn chặn sự phát huỳnh quang, với nhau. Kết quả là, cường độ huỳnh quang được tăng cường, cho thấy sự hiện diện của chất dẫn truyền thần kinh. Các nhà nghiên cứu đã cải thiện tính chọn lọc của phát hiện bằng cách điều chỉnh mật độ chất dẫn truyền thần kinh trên bề mặt của các hạt thủy tinh trong quá trình tổng hợp fMIP-NP. Ngoài ra, việc lựa chọn vật liệu để cố định các chất dẫn truyền thần kinh đã được phát hiện đóng một vai trò quan trọng trong tính đặc hiệu của phát hiện. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng silan hỗn hợp tốt hơn silan nguyên chất trong việc gắn chất dẫn truyền thần kinh serotonin và dopamine lên bề mặt hạt thủy tinh. Các fMIP-NP được tổng hợp bằng cách sử dụng silane hỗn hợp được phát hiện đặc biệt serotonin và dopamine. Ngược lại, những chất được tổng hợp bằng silane tinh khiết dẫn đến các fMIP-NP không đặc hiệu phản ứng với các chất dẫn truyền thần kinh không phải mục tiêu, xác định chúng không chính xác là serotonin và dopamine. Tương tự như vậy, poly([2-(methacryloyloxy)etyl] trimethylammonium clorua (METMAC)-co-methacrylamit) chứ không phải homopolyme METMAC được phát hiện là khuôn giả hiệu quả của chất dẫn truyền thần kinh acetylcholin. Trong khi các fMIP-NP được sản xuất trước đây phát hiện có chọn lọc acetylcholine, thì loại sau lại dẫn đến các hạt nano không phản ứng. Những kết quả này chứng minh tính khả thi của fMIP-NP trong việc phát hiện có chọn lọc các chất dẫn truyền thần kinh được giải phóng trong não của chúng ta. “Chụp ảnh não bằng kỹ thuật mới này có thể tiết lộ mối quan hệ giữa sự khuếch tán chất dẫn truyền thần kinh và hoạt động của não. Đổi lại, điều này có thể giúp chúng ta điều trị các bệnh về thần kinh và thậm chí tạo ra các máy tính tiên tiến bắt chước các chức năng của não người,” Giáo sư Yoshimi, người rất hào hứng với nghiên cứu đổi mới, cho biết.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62497.php