Developing Nanoprobes To Detect Neurotransmitters In The Brain: Researchers Synthesize Fluorescent Molecularly Imprinted Polymer Nanoparticles To Sense Small Neurotransmitter Molecules And Understand How They Govern Brain Activity

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Avaleht > press > Nanosondide väljatöötamine neurotransmitterite tuvastamiseks ajus: teadlased sünteesivad fluorestseeruvaid molekulaarselt trükitud polümeeri nanoosakesi, et tajuda väikseid neurotransmitteri molekule ja mõista, kuidas need juhivad ajutegevust

Shibaura tehnoloogiainstituudi teadlased on sünteesinud fluorestseeruvad molekulaarselt trükitud polümeersed nanoosakesed (fMIP-NP), mis toimivad sondidena spetsiifiliste väikeste neurotransmitterite, nagu serotoniin, dopamiin ja atsetüülkoliin, tuvastamiseks. KREDIT
Prof Yasuo Yoshimi Jaapanist SITist

Abstraktne:
Looma aju koosneb kümnetest miljarditest neuronitest või närvirakkudest, mis täidavad keerulisi ülesandeid, nagu emotsioonide töötlemine, õppimine ja otsuste tegemine, suheldes üksteisega neurotransmitterite kaudu. Need väikesed signaalimolekulid hajuvad – liiguvad kõrge kontsentratsiooniga piirkondadest madala kontsentratsiooniga piirkondadesse – neuronite vahel, toimides keemiliste sõnumitoojatena. Teadlased usuvad, et see hajuv liikumine võib olla aju parima funktsiooni keskmes. Seetõttu on nende eesmärk olnud mõista spetsiifiliste neurotransmitterite rolli, tuvastades nende vabanemise ajus, kasutades amperomeetrilisi ja mikrodialüüsi meetodeid. Need meetodid ei anna aga piisavalt teavet, mistõttu on vaja paremaid tuvastustehnikaid.

Nanosondide väljatöötamine neurotransmitterite tuvastamiseks ajus: teadlased sünteesivad fluorestseeruvaid molekulaarselt trükitud polümeeri nanoosakesi, et tajuda väikseid neurotransmitteri molekule ja mõista, kuidas need juhivad ajutegevust

Shibaura, Jaapan | Postitatud 3. märtsil 2023

Sel eesmärgil töötasid teadlased välja optilise kujutise meetodi, mille puhul valgu sondid muudavad spetsiifilise neurotransmitteri tuvastamisel oma fluorestsentsi intensiivsust. Hiljuti on Jaapani Shibaura Tehnoloogiainstituudi teadlaste rühm professor Yasuo Yoshimi juhtimisel seda ideed edasi viinud. Nad on edukalt sünteesinud fluorestseeruvaid molekulaarselt trükitud polümeerseid nanoosakesi (fMIP-NP), mis toimivad sondidena spetsiifiliste neurotransmitterite – serotoniini, dopamiini ja atsetüülkoliini – tuvastamiseks. Nimelt on selliste sondide väljatöötamist seni peetud keeruliseks. Nende murranguline töö, mis avaldati 13. jaanuaril 1 ajakirja Nanomaterials 3. köites, 2023. numbris, hõlmab hr Yuto Katsumata, hr Naoya Osawa, hr Neo Ogishita ja hr Ryota Kadoya kaastöid.

Prof Yoshimi selgitab lühidalt fMIP-NP sünteesi põhialuseid. "See hõlmab mitut sammu. Esiteks kinnitatakse tuvastatav sihtmärk-neurotransmitter klaashelmeste pinnale. Järgmisena polümeriseerivad helmeste ümber erinevate funktsioonidega monomeerid (polümeeride ehitusplokid) – tuvastamine, ristsidumine ja fluorestsents –, ümbritsedes neurotransmitterit. Saadud polümeer pestakse seejärel välja, et saada nanoosake, mille neurotransmitteri struktuur on õõnsusena trükitud. See sobib ainult sihtmärk-neurotransmitteriga, nagu ainult konkreetne võti saab luku avada. Seega võivad fMIP-NP-d tuvastada ajus neile vastavad neurotransmitterid.

Kui sihtmärk-neurotransmitterid mahuvad õõnsusse, paisuvad fMIP-NP-d ja muutuvad suuremaks. Teadlased väidavad, et see suurendab fluorestseeruvate monomeeride vahelist kaugust, mis omakorda vähendab nende vastastikmõju, sealhulgas fluorestsentsi pärssivat isekustutamist. Selle tulemusena suureneb fluorestsentsi intensiivsus, mis näitab neurotransmitterite olemasolu. Teadlased parandasid oma tuvastamise selektiivsust, reguleerides fMIP-NP sünteesi ajal klaashelmeste pinnal olevat neurotransmitteri tihedust.

Lisaks leiti, et neurotransmitterite fikseerimise materjali valik mängib tuvastamise spetsiifilisuses otsustavat rolli. Teadlased leidsid, et segatud silaan on neurotransmitterite, serotoniini ja dopamiini kinnitamiseks klaashelmeste pinnale parem kui puhas silaan. Segatud silaani abil sünteesitud fMIP-NP-d tuvastasid spetsiifiliselt serotoniini ja dopamiini. Seevastu need, mis sünteesiti puhta silaani abil, andsid mittespetsiifilised fMIP-NP-d, mis reageerisid mittesihtmärk-neurotransmitteritele, identifitseerides need valesti serotoniini ja dopamiinina. Samuti leiti, et polü([2-(metakrüloüüloksü)etüül]trimetüülammooniumkloriid (METMAC)-ko-metakrüülamiid), kuid mitte METMAC homopolümeer, on neurotransmitteri atsetüülkoliini efektiivne näiv matriit. Kui esimene tootis fMIP-NP-sid, mis tuvastasid selektiivselt atsetüülkoliini, siis viimane põhjustas reageerimata nanoosakesi.

Need tulemused näitavad fMIP-NP-de teostatavust meie ajus vabanevate neurotransmitterite selektiivsel tuvastamisel. "Aju pildistamine selle uue tehnikaga võib paljastada seose neurotransmitterite difusiooni ja ajutegevuse vahel. See omakorda võib aidata meil ravida neuroloogilisi haigusi ja isegi luua täiustatud arvuteid, mis jäljendavad inimese aju funktsioone,“ ütles professor Yoshimi, kes on uuenduslikust uurimistööst entusiastlik.

Siin tuleb loota, et tema ettekujutatud tulevik saab peagi teoks!

####

Teave Shibaura Tehnoloogiainstituudi kohta
Shibaura Tehnoloogiainstituut (SIT) on eraülikool, mille ülikoolilinnakud asuvad Tokyos ja Saitamas. Alates oma eelkäija Tokyo Kõrgema Tööstus- ja Kaubanduskooli asutamisest 1927. aastal on see inseneride koolitamise filosoofia säilitanud "õppimise läbi praktika". SIT oli ainus erateaduste ja inseneriülikool, mis valiti Haridus-, Kultuuri-, Spordi-, Teadus- ja Tehnoloogiaministeeriumi rahastatavasse Top Global University Projecti ning saab ministeeriumilt toetust 10 aastaks alates 2014. õppeaastast. Selle moto „Ühiskonnast õppivate ja ühiskonda panustavate inseneride kasvatamine” peegeldab selle missiooni edendada teadlasi ja insenere, kes saavad aidata kaasa maailma jätkusuutlikule kasvule, pakkudes oma enam kui 8,000 õpilast kultuuriliselt mitmekesisesse keskkonda, kus nad õpivad toime tulema. , teha koostööd ja suhelda kaasüliõpilastega üle maailma.

Koduleht: https://www.shibaura-it.ac.jp/en/

Professor Yasuo Yoshimi SITist, Jaapanist
Yasuo Yoshimi on Jaapanis Shibaura Tehnoloogiainstituudi (SIT) rakenduskeemia osakonna professor. Ta omandas Ph.D. 1995. aastal Jaapanis Waseda ülikoolis keemiatehnika erialal. Prof Yoshimi on aktiivselt seotud keemiatehnoloogia, elektrokeemia ning füüsikalise ja makromolekulaarse keemia valdkondadega. Viimase kolme aastakümne jooksul on ta avaldanud umbes 100 teadusartiklit enam kui 1,000 tsitaadiga. Tema uurimisrühm keemiatehnika laboris töötab välja andureid, et mõõta ravimite taset veres ja visualiseerida neurotransmitterite sekretsiooni ajus, kasutades molekulaarselt trükitud makromolekule.

Rahastamise teave
Seda tööd toetavad osaliselt Jaapani Teaduse Edendamise Ühing (JSPS KAKENHI) (grandi number 17H02088) ja Jaapani materjaliteaduse tehnoloogia edendamise fondi uurimistoetus (2017). .

Lisateabe saamiseks klõpsake nuppu siin

Kontaktid:
Wang Yu
Shibaura tehnoloogiainstituut

Autoriõigus © Shibaura Tehnoloogiainstituut

Kui teil on kommentaar, palun Kontakt meile.

Sisu täpsuse eest vastutavad ainuüksi uudisteväljaannete väljaandjad, mitte 7th Wave, Inc. või Nanotechnology Now.

Järjehoidja: