Nanoczujniki w badaniach nad aktywnością nerwową
Błony komórkowe oddzielają wewnętrzne i zewnętrzne płyny, wytwarzając elektryczne i chemiczne gradienty, które sterują procesami sygnałowymi. Jednym z głównych neuroprzekaźników, czyli substancji odpowiedzialnych za przekazywanie informacji systemu nerwowego między komórkami, jest glutaminian. Przyłączenie się glutaminianu do błony komórkowej może wywoływać zmiany w napięciu błony (potencjale napięciowym) wykazując aktywność nerwową. Korzystając z dofinansowania przyznanego na poczet projektu "Napięciowoczułe nanocząsteczki o rezonansie plazmonowym, nowatorskie nanoprzetworniki aktywności nerwowej" (VSNS), naukowcy podjęli się opracowania napięciowoczułych nanoprzetworników (VSN) do długotrwałego monitorowania potencjału błon nerwowych w celu pokonania trudności nieodłącznie związanych z wykorzystaniem tradycyjnych napięciowoczułych barwników. Technologie te mogą stać się kluczem do opracowania skutecznej terapii przeciwko neurodegeneratywnym chorobom w rodzaju choroby Alzheimera. Nanocząsteczki o rezonansie plazmonowym (NP) to metaliczne nanocząsteczki, które rozpraszają światło z niezwykłą wręcz skutecznością na skutek zbiorowego rezonansu (oscylacji) elektronów przewodzenia metalu. Opracowano również szereg elektrycznie regulowanych nanocząsteczek/nanoprętów o rezonansie plazmonowym (NP/NR), działających jako nanoczujniki napięcia wraz z protokołami wiązania błon. Ponadto, zespół opracował metodę przyłączania i wykrywania neuroprzekaźnika jakim jest glutaminian w charakterze wskaźnika aktywności nerwowej. Pojedyncza spektroskopia nanocząsteczkowa umożliwiła wgląd w najbardziej podstawowe procesy łączące zmiany w nanocząsteczkach o rezonansie plazmonowym przyłączonych do błon komórkowych (NPPR) z pomiarami potencjału błon. Wykorzystując równoczesną kontrolę potencjału błony nerwowej oraz obrazowanie optyczne, badacze zbadali napięciowoczułe nanoprzetworniki przyłączone do błon w obrębie neuronów hodowlanych i w przekrojach tkanki korowej. Na koniec warto wspomnieć, że przeprowadzenie badania opartego na mikroskopii ciemnego pola uzupełnionego o mikroskopię cieplną (TLM) może być szczególnie przydatne przy badaniu zmian w natężeniu, długości fal oraz faz rozproszonego światła z przyłączonych do neuronów nanocząsteczek/nanoprętów w takich preparatach, jak przekroje tkanki, które umożliwiają znaczne rozproszenia światła. Wyniki projektu VSNS kryją w sobie wielki potencjał, który pomoże w badaniu procesów chorób neurodegeneratywnych i stanie się źródłem wielu nowych rozwiązań w dziedzinie biodetekcji i optoelektronice.
