納米材料已用于各種新興應用，例如靶向藥物或支持其他材料和產(chǎn)品，例如傳感器、能量收集和存儲設備。圣路易斯華盛頓大學麥凱爾維工程學院的一個團隊正在使用納米粒子作為加熱器來操縱大腦中神經(jīng)元和心臟心肌細胞的電活動。
該研究結(jié)果于 2021 年 7 月 3 日發(fā)表在Advanced Materials 上，有可能轉(zhuǎn)化為其他類型的可興奮細胞，并作為納米神經(jīng)工程的寶貴工具。
材料科學家 Srikanth Singamaneni 和生物醫(yī)學工程師 Barani Raman 及其團隊合作開發(fā)了一種非侵入性技術(shù)，該技術(shù)使用聚多巴胺 (PDA) 納米顆粒和近紅外光抑制神經(jīng)元的電活動。帶負電荷的 PDA 納米粒子選擇性地與神經(jīng)元結(jié)合，吸收產(chǎn)生熱量的近紅外光，然后將熱量傳遞給神經(jīng)元，抑制它們的電活動。
我們展示了我們可以抑制這些神經(jīng)元的活動并停止它們的放電，不僅僅是斷斷續(xù)續(xù)，而是以分級的方式。通過控制光強度，我們可以控制神經(jīng)元的電活動。一旦我們停止了燈光，我們就可以將它們完全帶回來而不會受到任何損壞。”
Srikanth Singamaneni，機械工程與材料科學系 Lilyan & E. Lisle Hughes 教授
除了能夠有效地將光轉(zhuǎn)化為熱量之外，PDA 納米顆粒還具有高度的生物相容性和生物降解性。納米粒子最終會降解，使其成為未來用于體外和體內(nèi)實驗的便捷工具。
生物醫(yī)學工程教授拉曼將這個過程比作在一杯咖啡中加入奶油。
“當你將奶油倒入熱咖啡中時，它會通過擴散過程溶解并變成奶油咖啡，”他解釋道。“它類似于控制哪些離子流入和流出神經(jīng)元的過程。擴散取決于溫度，所以如果你能很好地控制熱量，你就可以控制靠近神經(jīng)元的擴散速率。這反過來會影響細胞的電活動。這項研究證明了這樣一個概念，即在納米粒子標記的神經(jīng)元附近，光熱效應將光轉(zhuǎn)化為熱量，可用作遠程控制特定神經(jīng)元的一種方式。”
標簽： 納米粒子
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