納米材料已用于各種新興應(yīng)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(chǔ)設(shè)備。圣路易斯華盛頓大學(xué)麥凱爾維工程學(xué)院的一個(gè)團(tuán)隊(duì)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(xì)胞的電活動(dòng)。
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(xì)胞，并作為納米神經(jīng)工程的寶貴工具。
材料科學(xué)家 Srikanth Singamaneni 和生物醫(yī)學(xué)工程師 Barani Raman 及其團(tuán)隊(duì)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(dòng)。帶負(fù)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(dòng)。
我們展示了我們可以抑制這些神經(jīng)元的活動(dòng)并停止它們的放電，不僅僅是斷斷續(xù)續(xù)，而是以分級(jí)的方式。通過控制光強(qiáng)度，我們可以控制神經(jīng)元的電活動(dòng)。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(huì)受到任何損壞。”
Srikanth Singamaneni，機(jī)械工程與材料科學(xué)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(huì)降解，使其成為未來用于體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)的便捷工具。
生物醫(yī)學(xué)工程教授拉曼將這個(gè)過程比作在一杯咖啡中加入奶油。
“當(dāng)你將奶油倒入熱咖啡中時(shí)，它會(huì)通過擴(kuò)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(kuò)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(kuò)散速率。這反過來會(huì)影響細(xì)胞的電活動(dòng)。這項(xiàng)研究證明了這樣一個(gè)概念，即在納米粒子標(biāo)記的神經(jīng)元附近，光熱效應(yīng)將光轉(zhuǎn)化為熱量，可用作遠(yuǎn)程控制特定神經(jīng)元的一種方式。”
標(biāo)簽： 納米粒子
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