Zwiększenie rozdzielczości obrazowania mózgu
W układzie nerwowym neurony komunikują się ze sobą lub z komórkami innych typów poprzez wyspecjalizowane struktury, czyli synapsy. W synapsach dochodzi do konwersji sygnału elektrycznego na chemiczny poprzez działanie neuroprzekaźników i ich receptorów. Uzyskano niedawno dowody, że receptory neuroprzekaźników przenikają na zewnątrz i do wnętrza synapsy, co radykalnie zmienia dotychczasowe poglądy na temat transmisji i adaptacji synaptycznej. Głównym celem finansowanego przez UE projektu DEEPNMDAR (Deep brain tissue imaging of glutamate NMDAR) było zbadanie dyfuzji powierzchniowej glutamatergicznego receptora N-metylo-D-asparaginianu (NMDAR). Naukowcy zamierzali badać NMDAR w ich typowym środowisku: w warstwach nieuszkodzonego hipokampu. W tym celu uzyskano w hipokampie szczura ekspresję zmodyfikowanego metodami bioinżynierii NMDAR. Aby przezwyciężyć problem silnego szumu tła, związany z obrazowaniem na poziomie pojedynczej molekuły, korzystano z nanocząstek jako sond do obrazowania. Zsyntetyzowano różne typy nanocząstek w postaci kropek kwantowych i nanorurek. Poddano je modyfikacjom chemicznym, aby reagowały z pojedynczymi molekułami w komórkach mózgu. Istotnym aspektem było uniknięcie toksyczności względem komórek. Udało się wyselekcjonować nanocząstki o odpowiednich właściwościach optycznych i zoptymalizować je na potrzeby śledzenia pojedynczego receptora w warstwach mózgu. Kolejnym etapem projektu były testy tych nanosond in vivo na zwierzętach doświadczalnych. Naukowcy byli w stanie śledzić pojedyncze nanorurki węglowe w świeżo uzyskanych warstwach mózgu, co umożliwiło opracowanie dokładnego opisu przestrzeni pozakomórkowej w mózgu. Podsumowując, prace w ramach projektu DEEPNMDAR ukazały użyteczność nanorurek w obrazowaniu mózgu z rozdzielczością, która była wcześniej nieosiągalna. Dane uzyskane dzięki tej czułej technice pozwolą opisać wiele nieznanych dotąd procesów.
Słowa kluczowe
Obrazowanie, nanocząstki, układ nerwowy, neuron, NMDAR, hipokamp, kropka kwantowa, nanorurka, nanosonda
