I nanosensori sono incredibili strumenti di raccolta di informazioni per una miriade di applicazioni, compresi bersagli molecolari come il cervello. Le molecole di neurotrasmettitori governano la funzione cerebrale attraverso la chimica che si trova in profondità all'interno del cervello, quindi Università della California, I ricercatori di Berkeley stanno sviluppando nanosensori per ottenere una migliore comprensione di come si svolge esattamente tutto questo.

Durante l'AVS 64th International Symposium &Exhibition, che si terrà dal 29 ottobre al novembre. 3, 2017, a Tampa, Florida, Markita del Carpio Landry, professore di ingegneria chimica e biomolecolare, e Abraham Beyene, un dottorando nel laboratorio Landry, descriveranno il loro design e l'uso di nanosensori ottici nel vicino infrarosso per visualizzare il neurotrasmettitore dopamina all'interno del cervello.

"Lo sviluppo di sensori per la chimica del cervello è un'area di ricerca entusiasmante che potrebbe trasformare il modo in cui diagnostichiamo le malattie basate su squilibri nella chimica del cervello, come depressione e ansia, " ha detto Landry.

Questi nanosensori sono creati combinando nanotubi di carbonio e polimeri sintetici biomimetici con l'assistenza di onde sonore per promuovere il riconoscimento di un bersaglio selezionato di piccole molecole. I sensori formati producono un segnale fluorescente in presenza del loro target neurotrasmettitore specificato. Landry e il suo team sono quindi in grado di quantificare direttamente i livelli di neurotrasmettitore utilizzando l'intensità della fluorescenza in funzione del tempo.

"Questi complessi formano nanosensori che emettono fluorescenza solo in presenza di dopamina, un neurotrasmettitore chiave implicato nei disturbi psichiatrici e nelle malattie neurodegenerative come il morbo di Parkinson e l'Alzheimer, Landry ha detto. "Quindi costruiamo microscopi per rilevare la risposta fluorescente del nanosensore in modo da poter visualizzare i nanosensori nel tessuto cerebrale vivente".

I ricercatori stanno già utilizzando i loro sensori per esplorare come la chimica del cervello reagisce agli antidepressivi. "Stiamo vedendo alcuni risultati interessanti su come il farmaco antidepressivo Merital influisce sul modo in cui il cervello gestisce la neurotrasmissione basata sulla dopamina, " ha detto Landry. "Queste intuizioni chiave possono aiutarci a capire come funzionano gli antipsicotici e gli antidepressivi, e anche i loro effetti collaterali".

Un metodo semplice per valutare la chimica del cervello è altamente auspicabile sia per la ricerca che per le applicazioni cliniche. Mentre malattie come il cancro o il diabete vengono spesso diagnosticate tramite metodi come esami del sangue che forniscono misurazioni quantitative degli squilibri nella chimica del sangue o dei tessuti, non è pratico prendere un "campione di cervello" per valutare la chimica del cervello.

"La ricerca del mio laboratorio si concentra sul compito molto impegnativo di eseguire l'imaging della chimica del cervello con nanosensori in grado di segnalare le concentrazioni di neurotrasmettitori dall'interno del cervello e trasmettere i loro segnali attraverso il tessuto cerebrale e il cranio, " ha detto Landry.

Landry e i suoi colleghi stanno ora costruendo un nuovo microscopio, una forma "doppia eccitazione-emissione infrarossa" di microscopia a fluorescenza per l'imaging del neurotrasmettitore cerebrale profondo, per consentire loro di visualizzare la neurotrasmissione della dopamina all'interno del cervello di animali svegli e attivi.

"Questo ci fornirà la capacità di determinare come gli antidepressivi stanno influenzando la chimica del cervello e di convalidare la loro efficacia in un modello animale vivente, " ha detto Landry.