Los nanosensores son increíbles herramientas de recopilación de información para innumerables aplicaciones, incluyendo dianas moleculares como el cerebro. Las moléculas de neurotransmisores gobiernan la función cerebral a través de la química que se encuentra en las profundidades del cerebro, entonces la Universidad de California, Los investigadores de Berkeley están desarrollando nanosensores para comprender mejor exactamente cómo se desarrolla todo esto.

Durante el 64 ° Simposio y Exposición Internacional de AVS, que se llevará a cabo del 29 de octubre al noviembre. 3, 2017, en Tampa, Florida, Markita del Carpio Landry, profesor de ingeniería química y biomolecular, y Abraham Beyene, un candidato a doctorado en el laboratorio Landry, describirá su diseño y uso de nanosensores ópticos de infrarrojo cercano para obtener imágenes del neurotransmisor dopamina dentro del cerebro.

"El desarrollo de sensores para la química del cerebro es un área de investigación apasionante que podría transformar la forma en que diagnosticamos enfermedades en función de los desequilibrios en la química del cerebro, como depresión y ansiedad, "Dijo Landry.

Estos nanosensores se crean combinando nanotubos de carbono y polímeros sintéticos biomiméticos con la ayuda de ondas sonoras para promover el reconocimiento de una diana seleccionada de molécula pequeña. Los sensores formados producen una señal fluorescente en presencia de su objetivo neurotransmisor específico. Landry y su equipo pueden cuantificar directamente los niveles de neurotransmisores utilizando la intensidad de la fluorescencia en función del tiempo.

"Estos complejos forman nanosensores que emiten fluorescencia solo en presencia de dopamina, un neurotransmisor clave implicado en trastornos psiquiátricos y enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Parkinson y Alzheimer, ", Dijo Landry." Luego construimos microscopios para detectar la respuesta fluorescente del nanosensor para que podamos obtener imágenes de los nanosensores en el tejido cerebral vivo ".

Los investigadores ya están usando sus sensores para explorar cómo reacciona la química cerebral a los antidepresivos. "Estamos viendo algunos resultados interesantes de cómo el fármaco antidepresivo Merital afecta la forma en que el cerebro maneja la neurotransmisión basada en la dopamina, ", Dijo Landry." Estos conocimientos clave pueden ayudarnos a comprender cómo funcionan los antipsicóticos y los antidepresivos, y sus efectos secundarios también ".

Un método simple para evaluar la química del cerebro es muy deseable tanto para la investigación como para las aplicaciones clínicas. Si bien enfermedades como el cáncer o la diabetes a menudo se diagnostican mediante métodos como análisis de sangre que proporcionan mediciones cuantitativas de los desequilibrios en la química sanguínea o tisular, no es práctico tomar una "muestra de cerebro" para evaluar la química cerebral.

"La investigación de mi laboratorio se centra en la tarea muy desafiante de obtener imágenes de la química del cerebro con nanosensores que pueden informar sobre las concentraciones de neurotransmisores desde el interior del cerebro y transmitir sus señales a través del tejido cerebral y el cráneo, "Dijo Landry.

Landry y sus colegas ahora están construyendo un nuevo microscopio, una forma de microscopía de fluorescencia de "emisión de excitación infrarroja doble" para obtener imágenes de neurotransmisores cerebrales profundos, para permitirles obtener imágenes de la neurotransmisión de dopamina dentro del cerebro de animales despiertos y activos.

"Esto nos proporcionará la capacidad de determinar cómo los antidepresivos están afectando la química del cerebro y validar su efectividad en un modelo animal vivo". "Dijo Landry.