Nanosensori per lo studio dell'attività neuronale
Le membrane cellulari separano i fluidi interni ed esterni creando gradienti elettrici e chimici che dirigono i processi di segnalazione, e uno dei più importanti neurotrasmettitori o sostanze chimiche responsabili della trasmissione delle informazioni del sistema nervoso tra le cellule è il glutammato; il legame del glutammato alle membrane cellulari, infatti, può indurre variazioni di tensione (potenziale) della membrana, segnalando attività neuronale. I ricercatori, sostenuti dal finanziamento del progetto VSNS ("Voltage-sensitive plasmon-resonant nanoparticles, novel nanotransducers of neuronal activity"), si proponevano lo sviluppo di nanotrasduttori sensibili alla tensione (VSN) per il monitoraggio a lungo termine del potenziale della membrana neuronale per risolvere i problemi insiti nell'uso dei tradizionali coloranti sensibili alla tensione. Queste tecnologie potrebbero rivelarsi essenziali per lo sviluppo di trattamenti dei disordini neurodegenerativi come il morbo di Alzheimer. Le nanoparticelle (NP) plasmon-risonanti sono NP metalliche che disperdono la luce con considerevole efficienza grazie alla risonanza (oscillazione) collettiva degli elettroni di conduzione dei metalli; per cui è stata sviluppata una gamma di nanoparticelle/nanorod (NP/NR) plasmon-risonanti regolabili che fungono da nanosensori della tensione, assieme ai protocolli per il legame della membrana. Il team, inoltre, ha sviluppato un metodo per il legame e la rilevazione del glutammato dei neurotrasmettitori come indicatore di attività neuronale. La spettroscopia NP singola ha consentito notevoli approfondimenti dei processi fondamentali correlati alle variazioni della risonanza plasmonica dei NP legati alla membrana, con misurazioni del potenziale della membrana, e grazie all'impiego simultaneo del controllo del potenziale della membrana neuronale e l'imaging ottico, i ricercatori hanno studiato i VSN legati alle membrane in colture neuronali e sezioni di tessuto corticale. L'uso combinato del microscopio a campo oscuro e della microscopia TLM (Thermal Lensing Microscopy) dovrebbe rivelarsi particolarmente utile per lo studio delle variazioni dell'intensità, della lunghezza d'onda e della fase della luce dispersa dai NP/NR legati ai neuroni nelle preparazioni come le sezioni di tessuto che producono notevole dispersione. È probabile che risultati del progetto VSNS si dimostreranno importanti per lo studio dei processi patologici neurodegenerativi, spianando la via a numerose applicazioni innovative nel settore dei biosensori e dell'optoelettronica.
