Mengembangkan nanoprobe untuk mendeteksi neurotransmitter di otak: Para peneliti mensintesis nanopartikel polimer yang dicetak secara molekuler berpendar untuk merasakan molekul neurotransmitter kecil dan memahami bagaimana mereka mengatur aktivitas otak

Teknologi NanoStempel Waktu: 4 Maret 2023 1

Node Sumber: 1990540

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Beranda > Tekan > Mengembangkan nanoprobe untuk mendeteksi neurotransmitter di otak: Para peneliti mensintesis nanopartikel polimer yang dicetak secara molekuler berpendar untuk merasakan molekul neurotransmitter kecil dan memahami bagaimana mereka mengatur aktivitas otak

Para peneliti dari Institut Teknologi Shibaura telah mensintesis nanopartikel polimer yang dicetak secara molekuler fluoresen (fMIP-NPs) yang berfungsi sebagai probe untuk mendeteksi neurotransmiter kecil tertentu seperti serotonin, dopamin, dan asetilkolin. KREDIT
Prof. Yasuo Yoshimi dari SIT, Jepang

Abstrak:
Otak hewan terdiri dari puluhan miliar neuron atau sel saraf yang melakukan tugas kompleks seperti memproses emosi, belajar, dan membuat penilaian dengan berkomunikasi satu sama lain melalui neurotransmiter. Molekul pensinyalan kecil ini berdifusi – bergerak dari daerah konsentrasi tinggi ke rendah – di antara neuron, bertindak sebagai pembawa pesan kimiawi. Para ilmuwan percaya bahwa gerakan difusif ini mungkin berada di jantung fungsi superior otak. Oleh karena itu, mereka bertujuan untuk memahami peran neurotransmiter spesifik dengan mendeteksi pelepasannya di otak menggunakan metode amperometrik dan mikrodialisis. Namun, metode ini memberikan informasi yang tidak memadai, sehingga memerlukan teknik penginderaan yang lebih baik.

Mengembangkan nanoprobe untuk mendeteksi neurotransmitter di otak: Para peneliti mensintesis nanopartikel polimer yang dicetak secara molekuler berpendar untuk merasakan molekul neurotransmitter kecil dan memahami bagaimana mereka mengatur aktivitas otak

Shibaura, Jepang | Diposting pada 3 Maret 2023

Untuk tujuan ini, para ilmuwan mengembangkan metode pencitraan optik di mana probe protein mengubah intensitas fluoresensinya setelah mendeteksi neurotransmitter tertentu. Baru-baru ini, sekelompok peneliti dari Institut Teknologi Shibaura di Jepang yang dipimpin oleh Profesor Yasuo Yoshimi telah mengambil ide ini ke depan. Mereka telah berhasil mensintesis nanopartikel polimer yang dicetak secara molekuler fluoresen (fMIP-NPs) yang berfungsi sebagai probe untuk mendeteksi neurotransmiter spesifik-serotonin, dopamin, dan asetilkolin. Khususnya, mengembangkan probe semacam itu sejauh ini dianggap sulit. Karya terobosan mereka, diterbitkan dalam Volume 13, Edisi 1 jurnal Nanomaterials pada 3 Januari 2023 melibatkan kontribusi dari Tuan Yuto Katsumata, Tuan Naoya Osawa, Tuan Neo Ogishita, dan Tuan Ryota Kadoya.

Prof. Yoshimi menjelaskan secara singkat dasar-dasar sintesis fMIP-NP. “Ini melibatkan beberapa langkah. Pertama, neurotransmitter target yang akan dideteksi dipasang pada permukaan manik-manik kaca. Selanjutnya, monomer (blok penyusun polimer) dengan fungsi berbeda – deteksi, ikatan silang, dan fluoresensi – berpolimerisasi di sekitar manik-manik, membungkus neurotransmitter. Polimer yang dihasilkan kemudian dicuci untuk mendapatkan partikel nano dengan struktur neurotransmitter yang dicetak sebagai rongga. Ini hanya cocok dengan neurotransmitter target, seperti hanya kunci tertentu yang dapat membuka kunci. Oleh karena itu, fMIP-NP dapat mendeteksi neurotransmiter yang sesuai di otak.”

Ketika neurotransmiter target masuk ke dalam rongga, fMIP-NP membengkak dan membesar. Para peneliti berpendapat bahwa ini meningkatkan jarak antara monomer neon yang, pada gilirannya, mengurangi interaksinya, termasuk pendinginan sendiri yang menekan fluoresensi, satu sama lain. Akibatnya, intensitas fluoresensi meningkat, menunjukkan adanya neurotransmiter. Para peneliti meningkatkan selektivitas deteksi mereka dengan menyesuaikan kepadatan neurotransmitter pada permukaan manik-manik kaca selama sintesis fMIP-NP.

Selain itu, pilihan bahan untuk memperbaiki neurotransmiter ditemukan memainkan peran penting dalam spesifisitas deteksi. Para peneliti menemukan bahwa silan campuran lebih baik daripada silan murni untuk menempelkan neurotransmiter, serotonin dan dopamin, ke permukaan manik-manik kaca. FMIP-NP disintesis menggunakan silan campuran yang secara khusus mendeteksi serotonin dan dopamin. Sebaliknya, mereka yang disintesis menggunakan silan murni menghasilkan fMIP-NP non-spesifik yang merespons neurotransmiter non-target, mengidentifikasinya secara tidak benar sebagai serotonin dan dopamin. Demikian juga, poli([2-(metakriloiloksi)etil] trimetilaminamonium klorida (METMAC)-ko-metakrilamida) tetapi bukan homopolimer METMAC ditemukan sebagai templat tiruan yang efektif dari neurotransmitter asetilkolin. Sementara yang pertama menghasilkan fMIP-NP yang secara selektif mendeteksi asetilkolin, yang terakhir menyebabkan nanopartikel yang tidak responsif.

Hasil ini menunjukkan kelayakan fMIP-NPs dalam deteksi selektif neurotransmiter yang dilepaskan di otak kita. “Pencitraan otak dengan teknik baru ini dapat mengungkap hubungan antara difusi neurotransmitter dan aktivitas otak. Ini, pada gilirannya, dapat membantu kita mengobati penyakit saraf dan bahkan membuat komputer canggih yang meniru fungsi otak manusia,” kata Profesor Yoshimi, yang antusias dengan penelitian inovatif ini.

Ini untuk berharap masa depan yang diimpikannya segera terwujud!

####

Tentang Institut Teknologi Shibaura
Shibaura Institute of Technology (SIT) adalah universitas swasta dengan kampus di Tokyo dan Saitama. Sejak pendirian pendahulunya, Sekolah Tinggi Industri dan Perdagangan Tokyo, pada tahun 1927, ia telah mempertahankan "belajar melalui praktik" sebagai filosofi dalam pendidikan insinyur. SIT adalah satu-satunya universitas sains dan teknik swasta yang dipilih untuk Proyek Universitas Global Teratas yang disponsori oleh Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Olahraga, Sains dan Teknologi dan akan menerima dukungan dari kementerian selama 10 tahun mulai dari tahun akademik 2014. Semboyannya, "Memelihara insinyur yang belajar dari masyarakat dan berkontribusi pada masyarakat," mencerminkan misinya untuk membina ilmuwan dan insinyur yang dapat berkontribusi pada pertumbuhan dunia yang berkelanjutan dengan mengekspos lebih dari 8,000 siswa mereka ke lingkungan yang beragam budaya, tempat mereka belajar untuk mengatasinya , berkolaborasi, dan berhubungan dengan sesama siswa dari seluruh dunia.

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

Tentang Profesor Yasuo Yoshimi dari SIT, Jepang
Yasuo Yoshimi adalah Profesor di Departemen Kimia Terapan di Institut Teknologi Shibaura (SIT) di Jepang. Ia memperoleh Ph.D. di bidang Teknik Kimia dari Universitas Waseda, Jepang pada tahun 1995. Prof. Yoshimi aktif terlibat dalam bidang teknik kimia, elektrokimia, dan kimia fisika dan makromolekul. Selama tiga dekade terakhir, dia telah menerbitkan sekitar 100 artikel penelitian dengan lebih dari 1,000 kutipan. Kelompok risetnya di Laboratorium Teknik Kimia mengembangkan sensor untuk mengukur kadar obat dalam darah dan memvisualisasikan sekresi neurotransmitter di otak menggunakan makromolekul yang dicetak secara molekuler.

Informasi Pendanaan
Pekerjaan ini sebagian didukung oleh Grants-in-Aid for Scientific Research dari Japan Society for the Promotion of Science (JSPS KAKENHI) (Nomor Hibah 17H02088) dan Hibah Penelitian dari Yayasan untuk Promosi Teknologi Ilmu Material Jepang (2017) .

Untuk informasi lebih lanjut, silakan klik di sini

Kontak:
Wang Yu
Institut Teknologi Shibaura

Hak Cipta © Institut Teknologi Shibaura

Jika Anda punya komentar, silakan Kontak kita.

Penerbit rilis berita, bukan 7th Wave, Inc. atau Nanotechnology Now, semata-mata bertanggung jawab atas keakuratan konten.

Bookmark: