脳内の神経伝達物質を検出するナノプローブの開発: 研究者は、分子的に刷り込まれた蛍光ポリマーナノ粒子を合成して、小さな神経伝達物質分子を感知し、それらが脳活動をどのように制御するかを理解します

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芝浦工業大学の研究者は、セロトニン、ドーパミン、アセチルコリンなどの特定の小さな神経伝達物質を検出するためのプローブとして機能する蛍光分子インプリントポリマーナノ粒子 (fMIP-NP) を合成しました。 CREDIT 吉見康夫教授（SIT、日本）

芝浦工業大学の研究者は、セロトニン、ドーパミン、アセチルコリンなどの特定の小さな神経伝達物質を検出するためのプローブとして機能する蛍光分子インプリントポリマーナノ粒子 (fMIP-NP) を合成しました。クレジット
吉見康夫教授（SIT、日本）

要約：
動物の脳は、神経伝達物質を介して互いに通信することにより、感情の処理、学習、判断などの複雑なタスクを実行する何百億ものニューロンまたは神経細胞で構成されています。これらの小さなシグナル伝達分子は、ニューロン間で拡散 (高濃度領域から低濃度領域へ移動) し、化学メッセンジャーとして機能します。科学者たちは、この拡散運動が脳の優れた機能の中心にあると考えています。したがって、彼らは、アンペロメトリックおよびマイクロダイアリシス法を使用して脳内での放出を検出することにより、特定の神経伝達物質の役割を理解することを目指してきました。しかし、これらの方法では十分な情報が得られないため、より優れたセンシング技術が必要です。

脳内の神経伝達物質を検出するナノプローブの開発: 研究者は、蛍光分子インプリントポリマーナノ粒子を合成して、小さな神経伝達物質分子を感知し、それらが脳活動をどのように制御しているかを理解します

芝浦、日本 | 投稿日: 3 年 2023 月 XNUMX 日

この目的のために、科学者は、タンパク質プローブが特定の神経伝達物質を検出すると蛍光強度を変化させる光学イメージング法を開発しました。最近、日本の芝浦工業大学の吉見康夫教授が率いる研究者グループが、この考えを前進させました。彼らは、特定の神経伝達物質 (セロトニン、ドーパミン、およびアセチルコリン) を検出するためのプローブとして機能する蛍光分子インプリントポリマーナノ粒子 (fMIP-NP) の合成に成功しました。特に、そのようなプローブの開発は、これまで困難であると考えられてきました。 13 年 1 月 3 日にジャーナル Nanomaterials の第 2023 巻、第 XNUMX 号に掲載された彼らの画期的な研究には、勝又雄人氏、大澤直哉氏、荻下ネオ氏、角谷亮太氏の貢献が含まれています。

吉見教授がfMIP-NP合成の基礎を簡単に説明します。「それには複数のステップが含まれます。まず、検出対象の神経伝達物質をガラスビーズ表面に固定します。次に、さまざまな機能 (検出、架橋、蛍光) を持つモノマー (ポリマーのビルディングブロック) がビーズの周りで重合し、神経伝達物質を包み込みます。次に、得られたポリマーを洗い流し、神経伝達物質の構造が空洞として刻印されたナノ粒子を取得します。特定のキーのみがロックを開くことができるように、ターゲットの神経伝達物質のみに適合します。したがって、fMIP-NP は脳内の対応する神経伝達物質を検出できます。」

ターゲットの神経伝達物質が空洞内に収まると、fMIP-NP が膨張して大きくなります。研究者らは、これにより蛍光モノマー間の距離が広がり、蛍光を抑制する自己消光を含む相互の相互作用が減少することを示唆しています。その結果、蛍光強度が増強され、神経伝達物質の存在が示されます。研究者らは、fMIP-NP合成中にガラスビーズ表面の神経伝達物質密度を調整することにより、検出の選択性を改善しました。

さらに、神経伝達物質を固定するための材料の選択は、検出の特異性に重要な役割を果たすことがわかりました。研究者らは、神経伝達物質であるセロトニンとドーパミンをガラスビーズ表面に付着させるには、混合シランの方が純粋なシランよりも優れていることを発見しました。混合シランを使用して合成された fMIP-NP は、セロトニンとドーパミンを特異的に検出しました。対照的に、純粋なシランを使用して合成されたものは、非標的神経伝達物質に応答する非特異的な fMIP-NP をもたらし、それらをセロトニンおよびドーパミンとして誤って識別しました。同様に、ポリ ([2-(メタクリロイルオキシ) エチル] トリメチルアンモニウムクロリド (METMAC)-co-メタクリルアミド) は神経伝達物質アセチルコリンの有効なダミーテンプレートであることがわかりましたが、METMAC ホモポリマーはそうではありませんでした。前者はアセチルコリンを選択的に検出する fMIP-NP を生成しましたが、後者は応答しないナノ粒子をもたらしました。

これらの結果は、脳内で放出される神経伝達物質の選択的検出における fMIP-NP の実現可能性を示しています。「この新しい技術で脳を画像化すると、神経伝達物質の拡散と脳の活動との関係が明らかになる可能性があります。これは、神経疾患の治療や、人間の脳機能を模倣する高度なコンピューターの作成にも役立ちます」と、革新的な研究に熱心な吉見教授は述べています。

彼の思い描いた未来が早く実現することを願っています！

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芝浦工業大学について
芝浦工業大学（SIT）は、東京と埼玉にキャンパスを持つ私立大学です。その前身である東京高等学校が1927年に設立されて以来、技術者教育の理念として「実践による学び」を維持してきました。 SITは、文部科学省が後援するスーパーグローバル大学プロジェクトに選ばれた唯一の私立理工学系大学であり、10年度から2014年間、文部科学省の支援を受けます。「社会から学び、社会に貢献する技術者を育成する」をモットーに、8,000人以上の学生を文化的に多様な環境にさらし、対処することで世界の持続可能な成長に貢献できる科学者や技術者を育成するという使命を反映しています。、コラボレーションし、世界中の仲間の学生と交流します。

ウェブサイト： https://www.shibaura-it.ac.jp/en/

SITの吉見康夫教授について
吉見康夫は、日本の芝浦工業大学 (SIT) 応用化学科の教授です。彼は博士号を取得しました。 1995 年に早稲田大学で化学工学の博士号を取得しました。吉見教授は、化学工学、電気化学、物理化学および高分子化学の分野で活躍しています。過去 100 年間に、彼は約 1,000 の研究論文を発表し、XNUMX 回以上引用されています。化学工学研究所の彼の研究グループは、血液中の薬物レベルを測定し、分子的に刻印された高分子を使用して脳内の神経伝達物質の分泌を視覚化するセンサーを開発しています。

資金調達情報
この作品は、日本学術振興会 (JSPS 科研費) (助成金番号 17H02088) および材料科学技術振興財団からの研究助成金 (2017) からの科学研究費補助金によって部分的にサポートされています。 .

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コンタクト：
王Yu
芝浦工業大学

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