Les nanocapteurs sont d'incroyables outils de collecte d'informations pour une myriade d'applications, y compris des cibles moléculaires telles que le cerveau. Les molécules de neurotransmetteurs régissent la fonction cérébrale grâce à la chimie trouvée profondément dans le cerveau, donc l'Université de Californie, Les chercheurs de Berkeley développent des nanocapteurs pour mieux comprendre exactement comment tout cela se déroule.

Lors du 64ème Symposium International &Exposition AVS, qui se tiendra du 29 octobre au nov. 3, 2017, à Tampa, Floride, Markita del Carpio Landry, professeur de génie chimique et biomoléculaire, et Abraham Beyene, doctorant au laboratoire Landry, décriront leur conception et leur utilisation de nanocapteurs optiques dans le proche infrarouge pour imager le neurotransmetteur dopamine dans le cerveau.

« Le développement de capteurs pour la chimie du cerveau est un domaine de recherche passionnant qui pourrait transformer la façon dont nous diagnostiquons les maladies en fonction des déséquilibres de la chimie du cerveau, comme la dépression et l'anxiété, " a déclaré Landry.

Ces nanocapteurs sont créés en combinant des nanotubes de carbone et des polymères synthétiques biomimétiques à l'aide d'ondes sonores pour favoriser la reconnaissance d'une cible de petite molécule sélectionnée. Les capteurs formés produisent un signal fluorescent en présence de leur cible de neurotransmetteur spécifiée. Landry et son équipe sont alors en mesure de quantifier directement les niveaux de neurotransmetteurs en utilisant l'intensité de fluorescence en fonction du temps.

"Ces complexes forment des nanocapteurs qui ne sont fluorescents qu'en présence de dopamine, un neurotransmetteur clé impliqué dans les troubles psychiatriques et les maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson et la maladie d'Alzheimer, " Landry a déclaré. "Nous construisons ensuite des microscopes pour détecter la réponse fluorescente du nanocapteur afin que nous puissions imager les nanocapteurs dans le tissu cérébral vivant."

Les chercheurs utilisent déjà leurs capteurs pour explorer comment la chimie du cerveau réagit aux antidépresseurs. "Nous voyons des résultats intéressants sur la façon dont le médicament antidépresseur Merital affecte la façon dont le cerveau gère la neurotransmission à base de dopamine, " Landry a déclaré. "Ces informations clés peuvent nous aider à comprendre comment les antipsychotiques et les antidépresseurs fonctionnent, et leurs effets secondaires aussi."

Une méthode simple pour évaluer la chimie du cerveau est hautement souhaitable pour la recherche et les applications cliniques. Alors que des maladies telles que le cancer ou le diabète sont souvent diagnostiquées via des méthodes telles que des tests sanguins qui fournissent des mesures quantitatives des déséquilibres dans la chimie du sang ou des tissus, il n'est pas pratique de prélever un « échantillon de cerveau » pour évaluer la chimie du cerveau.

"Les recherches de mon laboratoire se concentrent sur la tâche très difficile d'imagerie de la chimie du cerveau avec des nanocapteurs qui peuvent signaler les concentrations de neurotransmetteurs à l'intérieur du cerveau et transmettre leurs signaux à travers les tissus cérébraux et le crâne, " a déclaré Landry.

Landry et ses collègues construisent maintenant un nouveau microscope, une forme de microscopie à fluorescence "double excitation-émission infrarouge" pour l'imagerie des neurotransmetteurs du cerveau profond, pour leur permettre d'imager la neurotransmission de la dopamine dans le cerveau d'animaux éveillés et actifs.

"Cela nous donnera la capacité de déterminer comment les antidépresseurs affectent la chimie du cerveau et de valider leur efficacité dans un modèle animal vivant, " a déclaré Landry.