Utvikler nanoprober for å oppdage nevrotransmittere i hjernen: Forskere syntetiserer fluorescerende molekylært påtrykte polymernanopartikler for å sanse små nevrotransmittermolekyler og forstå hvordan de styrer hjerneaktivitet

Publisert av Platon

Følgere: 0

Hjemprodukt > Press > Utvikle nanoprober for å oppdage nevrotransmittere i hjernen: Forskere syntetiserer fluorescerende molekylært påtrykte polymernanopartikler for å registrere små nevrotransmittermolekyler og forstå hvordan de styrer hjerneaktivitet

Forskere fra Shibaura Institute of Technology har syntetisert fluorescerende molekylært påtrykte polymere nanopartikler (fMIP-NPs) som fungerer som prober for å oppdage spesifikke små nevrotransmittere som serotonin, dopamin og acetylkolin. KREDITT
Prof. Yasuo Yoshimi fra SIT, Japan

Abstrakt:
Dyrehjernen består av titalls milliarder nevroner eller nerveceller som utfører komplekse oppgaver som å behandle følelser, lære og foreta vurderinger ved å kommunisere med hverandre via nevrotransmittere. Disse små signalmolekylene diffunderer – beveger seg fra områder med høy til lav konsentrasjon – mellom nevroner og fungerer som kjemiske budbringere. Forskere tror at denne diffusive bevegelsen kan være kjernen i hjernens overlegne funksjon. Derfor har de hatt som mål å forstå rollen til spesifikke nevrotransmittere ved å oppdage deres frigjøring i hjernen ved hjelp av amperometriske og mikrodialysemetoder. Imidlertid gir disse metodene utilstrekkelig informasjon, noe som krever bedre sanseteknikker.

Utvikler nanoprober for å oppdage nevrotransmittere i hjernen: Forskere syntetiserer fluorescerende molekylært påtrykte polymernanopartikler for å registrere små nevrotransmittermolekyler og forstå hvordan de styrer hjerneaktivitet

Shibaura, Japan | Lagt ut 3. mars 2023

For dette formål utviklet forskere en optisk avbildningsmetode der proteinprober endrer fluorescensintensiteten ved å oppdage en spesifikk nevrotransmitter. Nylig har en gruppe forskere fra Shibaura Institute of Technology i Japan ledet av professor Yasuo Yoshimi tatt denne ideen videre. De har med suksess syntetisert fluorescerende molekylært påtrykte polymere nanopartikler (fMIP-NPs) som fungerer som prober for å oppdage spesifikke nevrotransmittere - serotonin, dopamin og acetylkolin. Spesielt har det vært ansett som vanskelig å utvikle slike sonder så langt. Deres banebrytende arbeid, publisert i bind 13, utgave 1 av tidsskriftet Nanomaterials 3. januar 2023, involverer bidrag fra Mr. Yuto Katsumata, Mr. Naoya Osawa, Mr. Neo Ogishita og Mr.Ryota Kadoya.

Prof. Yoshimi forklarer kort det grunnleggende om fMIP-NP-syntese. "Det innebærer flere trinn. Først festes målnevrotransmitteren som skal detekteres på en overflate av glassperler. Deretter polymeriserer monomerer (byggesteiner av polymerer) med forskjellige funksjoner - deteksjon, tverrbinding og fluorescens - rundt kulene, og omslutter nevrotransmitteren. Den resulterende polymeren vaskes deretter ut for å oppnå en nanopartikkel med nevrotransmitterstrukturen påtrykt som et hulrom. Den vil bare passe til målnevrotransmitteren, akkurat som bare en bestemt nøkkel kan åpne en lås. Derfor kan fMIP-NP-er oppdage deres tilsvarende nevrotransmittere i hjernen."

Når målnevrotransmitterne passer inn i hulrommet, sveller fMIP-NP-ene og blir større. Forskerne foreslår at dette øker avstanden mellom de fluorescerende monomerene, som igjen reduserer deres interaksjoner, inkludert selvslukking som undertrykker fluorescens, med hverandre. Som et resultat økes fluorescensintensiteten, noe som indikerer tilstedeværelsen av nevrotransmittere. Forskerne forbedret selektiviteten til deteksjonen ved å justere nevrotransmittertettheten på overflaten av glassperlene under fMIP-NP-syntese.

I tillegg ble valget av materiale for fiksering av nevrotransmitterne funnet å spille en avgjørende rolle i deteksjonsspesifisiteten. Forskerne fant at blandet silan er bedre enn ren silan for å feste nevrotransmittere, serotonin og dopamin, til glassperlens overflate. fMIP-NP-ene syntetisert ved bruk av blandet silan detekterte spesifikt serotonin og dopamin. Derimot resulterte de syntetiserte ved bruk av ren silan i ikke-spesifikke fMIP-NP-er som reagerte på ikke-mål-nevrotransmittere, og identifiserte dem feil som serotonin og dopamin. På samme måte ble poly([2-(metakryloyloksy)etyl]trimetylammoniumklorid (METMAC)-ko-metakrylamid), men ikke METMAC-homopolymer funnet å være en effektiv dummy-mal av nevrotransmitteren acetylkolin. Mens førstnevnte produserte fMIP-NP-er som selektivt detekterte acetylkolin, førte sistnevnte til ikke-responsive nanopartikler.

Disse resultatene demonstrerer gjennomførbarheten av fMIP-NP-er i selektiv påvisning av nevrotransmittere frigjort i hjernen vår. "Å avbilde hjernen med denne nye teknikken kan avsløre forholdet mellom nevrotransmitterdiffusjon og hjerneaktivitet. Dette kan igjen hjelpe oss med å behandle nevrologiske sykdommer og til og med lage avanserte datamaskiner som etterligner menneskelige hjernefunksjoner, sier professor Yoshimi, som er entusiastisk over den innovative forskningen.

Her er det å håpe at fremtiden han så for seg blir realisert snart!

####

Om Shibaura Institute of Technology
Shibaura Institute of Technology (SIT) er et privat universitet med campus i Tokyo og Saitama. Siden etableringen av sin forgjenger, Tokyo Higher School of Industry and Commerce, i 1927, har den opprettholdt "læring gjennom praksis" som sin filosofi i utdanningen av ingeniører. SIT var det eneste private vitenskaps- og ingeniøruniversitetet valgt ut for Top Global University Project sponset av departementet for utdanning, kultur, sport, vitenskap og teknologi og vil motta støtte fra departementet i 10 år fra og med studieåret 2014. Mottoet, "Aktivere ingeniører som lærer av samfunnet og bidrar til samfunnet," reflekterer oppdraget om å fremme forskere og ingeniører som kan bidra til bærekraftig vekst i verden ved å utsette sine over 8,000 studenter for kulturelt mangfoldige miljøer, hvor de lærer å mestre , samarbeide og forholde deg til medstudenter fra hele verden.

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

Om professor Yasuo Yoshimi fra SIT, Japan
Yasuo Yoshimi er professor ved Institutt for anvendt kjemi ved Shibaura Institute of Technology (SIT) i Japan. Han oppnådde Ph.D. i kjemiteknikk fra Waseda University, Japan i 1995. Prof. Yoshimi er aktivt involvert i feltene kjemiteknikk, elektrokjemi og fysisk og makromolekylær kjemi. I løpet av de siste tre tiårene har han publisert rundt 100 forskningsartikler med over 1,000 siteringer. Hans forskningsgruppe ved Chemical Engineering Laboratory utvikler sensorer for å måle medikamentnivåer i blodet og visualisere nevrotransmittersekresjon i hjernen ved hjelp av molekylært påtrykte makromolekyler.

Finansieringsinformasjon
Dette arbeidet er delvis støttet av Grants-in-Aid for Scientific Research fra Japan Society for the Promotion of Science (JSPS KAKENHI) (Grant Number 17H02088) og et forskningsstipend fra Foundation for the Promotion of Material Science Technology of Japan (2017) .

For mer informasjon, klikk her.

Kontakter:
Wang Yu
Shibaura Institute of Technology

Hvis du har en kommentar, vær så snill Kontakt oss.

Utstedere av nyhetsutgivelser, ikke 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, er alene ansvarlig for nøyaktigheten av innholdet.

Bokmerke: