نانومواد

یک روش مکانیکی برای تحریک سلول های عصبی

یک روش مکانیکی برای تحریک سلول های عصبی

 

یک روش مکانیکی برای تحریک سلول های عصبی
یک تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سلول های عصبی کشت شده ، نانودیسک های جدید توسعه یافته تیم (منطقه رنگی) را نشان می دهد که در امتداد سطح سلول آرایه شده اند ، جایی که آنها می توانند نیروی کافی برای ایجاد پاسخ را اعمال کنند. اعتبار: موسسه فناوری ماساچوست

یک روش مکانیکی برای تحریک سلول های عصبی بسیاری از سلولهای عصبی بدن علاوه بر پاسخ به محرکهای الکتریکی و شیمیایی ، می توانند به اثرات مکانیکی مانند فشار یا لرزش نیز پاسخ دهند. اما بررسی این پاسخ ها برای محققان دشوارتر بوده است ، زیرا هیچ روشی به راحتی قابل کنترل برای القای چنین تحریک مکانیکی سلول ها وجود نداشته است. اکنون محققان دانشگاه MIT و سایر کشورها روش جدیدی را برای انجام این کار پیدا کرده اند.

دانشکده ها : این یافته می تواند گامی به سوی انواع جدیدی از درمان های درمانی ، شبیه به تحریک عصبی مبتنی بر الکتریکی باشد که برای درمان بیماری پارکینسون و سایر شرایط استفاده شده است. برخلاف آن سیستم ها که به اتصال سیم خارجی احتیاج دارند ، سیستم جدید پس از تزریق اولیه ذرات کاملاً بدون تماس خواهد بود و می تواند از طریق یک کاربرد خارجی دوباره فعال شود میدان مغناطیسی .

یافته ها در ژورنال ACS Nano و در مقاله ای توسط دانیجلا گرگورک ، دکترای سابق MIT ، دکتر الکساندر سنکو ، دکترای گزارش شده است. ‘۱۹ ، دانشیار پولینا آنیکیوا و ۹ نفر دیگر در دانشگاه MIT ، در بیمارستان زنان و زنان بوستون و در اسپانیا.

روش جدید از طریق استفاده از داروها ، یا در مسیرهای الکتریکی ، که برای انتقال ولتاژ به بدن به سیم های تهاجمی نیاز دارند. این تحریک مکانیکی ، که مسیرهای مختلف سیگنالینگ را در درون سلول های عصبی فعال می کند ، می تواند زمینه قابل توجهی از مطالعه را فراهم کند.

“یک نکته جالب در مورد سیستم عصبی این است که نورون ها می توانند در واقع نیروها را کشف می کنند. ” “این نحوه حس لامسه شما و همچنین حس شنوایی و تعادل شماست.” این تیم گروه خاصی از سلول های عصبی را در ساختاری موسوم به گانگلیون ریشه پشتی هدف قرار داده است که واسطی بین سیستم عصبی مرکزی و محیطی را تشکیل می دهد ، زیرا این سلول ها به ویژه به نیروهای مکانیکی حساس هستند.

کاربردهای این تکنیک می تواند شبیه مواردی باشد که در زمینه داروهای بیوالکترونیک تولید می شود ، اما آنها به الکترودهایی نیاز دارند که به طور معمول بسیار بزرگتر و سفت تر از سلولهای عصبی تحریک شده باشند ، دقت آنها را محدود کرده و سلولهای آنها را گاهی آسیب می رساند.

کلید فرآیند جدید تولید دیسک های کوچک با خاصیت مغناطیسی غیرمعمول بود که باعث می شود هنگام قرار گرفتن در معرض نوع خاصی از میدان مغناطیسی متفاوت ، بال زدن را شروع کنند. اگرچه خود ذرات فقط ۱۰۰ نانومتر عرض دارند ، اما تقریباً یک صدم از سلولهای عصبی که آنها سعی در تحریک دارند ، می توان آنها را به مقدار زیاد ساخته و تزریق کرد ، به طوری که در مجموع اثر آنها به اندازه کافی قوی است تا فشار سلول را فعال کند. گیرنده ها سنکو می گوید: “ما نانوذره هایی ساخته ایم که در واقع نیروهایی تولید می کنند که سلول ها می توانند آنها را تشخیص داده و به آنها واکنش نشان دهند.”

Anikeeva می گوید که نانوذرات مغناطیسی معمولی برای فعال سازی نیاز به میدان های مغناطیسی غیرعادی زیادی دارند ، بنابراین یافتن موادی که می توانند نیرو فقط با فعال سازی مغناطیسی متوسط ​​”یک مشکل بسیار سخت” بود. ثابت شد که این راه حل نوع جدیدی از نانو کشف های مغناطیسی است.

این دیسک ها که صدها نانومتر قطر دارند ، در صورت عدم استفاده از میدان های مغناطیسی خارجی ، از چرخش های اتمی دارای پیکربندی گردابی هستند. این باعث می شود ذرات به گونه ای رفتار کنند که انگار اصلاً مغناطیسی نیستند و باعث می شود در محلول ها از ثبات فوق العاده ای برخوردار شوند. هنگامی که این دیسک ها تحت یک میدان مغناطیسی متغیر بسیار ضعیف از چند میلی لیتر قرار بگیرند ، با فرکانس پایین فقط چند هرتز ، آنها به حالتی تبدیل می شوند که چرخش های داخلی همه در صفحه دیسک قرار بگیرند. این اجازه می دهد تا این نانودیسک ها مانند اهرم ها عمل کنند – با جهت دادن به سمت بالا و پایین تکان می خورند.

Anikeeva ، استادیار در گروه های علوم و مهندسی مواد و مغز و علوم شناختی ، می گوید این کار چندین رشته را ترکیب می کند ، از جمله شیمی جدید که منجر به تولید این نانو ردیاب ها ، همراه با اثرات الکترومغناطیسی و کار بر روی زیست شناسی تحریک عصبی.

این تیم ابتدا استفاده از ذرات آلیاژ فلز مغناطیسی را که می تواند نیروهای لازم را تأمین کند ، در نظر گرفت ، اما این مواد زیست سازگار نبودند و از نظر قیمت بسیار گران بودند. محققان راهی برای استفاده از ذرات ساخته شده از هماتیت ، یک اکسید آهن خوش خیم ، یافتند که می تواند اشکال دیسک مورد نیاز را ایجاد کند. سپس هماتیت به مگنتیت تبدیل شد که دارای خاصیت مغناطیسی مورد نیاز آنها است و به عنوان خوش خیم در بدن شناخته می شود. این تبدیل شیمیایی از هماتیت به مگنتیت به طور چشمگیری لوله قرمز خون را از ذرات به سیاه جت تبدیل می کند. Grepurec می گوید: “ما باید تأیید کنیم که این ذرات واقعاً از این حالت چرخشی غیرمعمول ، این گرداب پشتیبانی می کنند.” آنها ابتدا نانوذرات تازه توسعه یافته را آزمایش کردند و با استفاده از سیستم های تصویربرداری هولوگرافی که توسط همکارانش در اسپانیا تهیه شده ثابت کردند که این ذرات واقعاً همانطور که انتظار می رفت واکنش نشان دادند و نیروهای لازم را برای استخراج پاسخ از سلول های عصبی فراهم کردند. نتایج در اواخر دسامبر به دست آمد و “همه فکر کردند که این یک هدیه کریسمس است” ، وقتی اولین هولوگرام های خود را دریافت کردیم ، و واقعاً می توانستیم ببینیم آنچه از نظر تئوریک پیش بینی کرده ایم و از نظر شیمیایی نیز به آن مشکوک هستیم ، از نظر فیزیکی درست بوده است. ” او می گوید:

این کار هنوز در ابتدای راه است. “این اولین نمایش است که می توان از این ذرات برای انتقال نیروهای زیادی به غشای نورونها جهت تحریک آنها استفاده کرد.”

وی می افزاید: “این زمینه کلی از احتمالات را باز می کند.… این بدان معنی است که در هر نقطه از سیستم عصبی که سلول ها به نیروهای مکانیکی حساس هستند و این اساساً هر اندامی است ، ما می توانیم عملکرد آن اندام را تعدیل کنیم.” او می گوید ، این یک قدم علمی را به هدف داروی بیوالکترونیک نزدیک می کند که می تواند تحریک را در سطح اندام های مختلف بدن یا قسمت های بدن ، بدون نیاز به دارو و الکترود فراهم کند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا