February 22, 2016 - Se você acha que seu espaço de trabalho é apertado, considere Frank Bright por um momento.
Bright é um distinto professor na cadeira do Departamento de Química na Faculdade de Artes e Ciências da UB. Ele trabalha principalmente em uma área que é 50 nanômetros de largura.
Um nanômetro é um milhão de vezes menor que um milímetro, de modo que Bright gasta muito tempo em uma área que oferece espaço para, bem, praticamente nada.
Exceto, talvez, o tipo de sensor que Bright e seus colegas estão construindo.
Com base em nanocristais, estes sensores estão fornecendo insights inovadores para a produção de neurotransmissores e como as suas concentrações são medidas no cérebro.
Muitos pesquisadores estão tentando entender melhor a produção de neurotransmissores usando ferramentas que variam de ressonância magnética funcional (ressonância magnética) a microeletrodos. Estas técnicas têm aplicações importantes, mas elas são imprecisas, com foco em uma região do cérebro que não é a área específica / com defeito.
Bright diz que estas ferramentas existentes podem determinar que uma área do cérebro está esgotada de um neurotransmissor - dopamina, por exemplo, o que pode causar a doença de Parkinson - mas os métodos são demasiado grosseiros para identificar um local real.
"Imagine o sistema de água de uma cidade inteira", diz Bright. "Uma imagem granulada-grosseira pode ser capaz de identificar uma fuga, mas para ser eficaz, o sistema tem que determinar a localização do vazamento, se é o problema que vai ser tratado."
Os neurotransmissores são moléculas que transportam informação no cérebro. Eles são liberados por sinapses que recebem um sinal elétrico. Como um náufrago liberando uma mensagem em uma garrafa com instruções para potenciais salvadores, os neurotransmissores são liberados no cérebro com instruções para as células e neurônios a desempenharem as funções específicas.
"O problema com o Parkinson, que é o que nós estamos principalmente interessados, é que se trata de uma regulação baixa de dopamina", disse Bright. "O cérebro sinaliza uma autorização, mas a sinapse não libera dopamina suficiente."
Ressonâncias magnéticas funcionais, embora poderosas, fornecem apenas uma localização aproximada das sinapses que falham. Com microeletrodos fornece refinamento mais espacial em comparação com a MRI, mas, em comparação com uma sinapse individual, é ainda 1.000 vezes demasiado grande.
Mas sensores de nanocristais tem normalmente 10 nanômetros. Isso é de 10.000 vezes menor do que a espessura de uma folha de papel de caderno e cinco vezes menor do que uma junção sináptica.
Ao modificar a química da superfície do nanosensor, os pesquisadores podem criar pequenos sensores fotoluminescentes que mudam como eles emitem luz na presença de neurotransmissores específicos.
"No caso da dopamina, que modifica a química da superfície de ligação de um pequeno pedaço de DNA ou RNA de modo a que a dopamina é reconhecida e ligada à superfície dos nanocristais," diz Bright. "A ligação altera a superfície do cristal, o qual, em seguida, modifica a cor da luz emitida."
Os nanocristais também são tratados com uma molécula de direcionamento que são atraídos por proteínas específicas em uma sinapse. Isto os torna os sensores o local certo para fazer as suas medições antes de desaparecerem.
"A existência do cristal é passageira no líquido", diz Bright. "Ele dissolve-se em cerca de 50 minutos para formar o ácido silícico, o que é intrínseco ao corpo."
E isso é apenas o começo.
Além de medir e segmentação, Bright diz algum dia que esses nanocristais podem até transportar uma carga útil que poderia ser lançada em dopamina deficiente ou outras sinapses esgotados.
"Isso é algo que nós queremos trabalhar a seguir."
Mais uma vez, encontrar o local específico é imperativo. Neurotransmissores que aleatoriamente liberam dopamina iriam sobrecarregar as áreas do cérebro que estavam funcionando normalmente.
"Não é como uma bomba de insulina que indiscriminadamente libera insulina no corpo que é distribuída pelo sistema circulatório", diz Bright. "A entrega de um neurotransmissor tem que ser focada na sinapse em nível individual."
Bright vai discutir suas pesquisas com estudiosos próximos na palestra “Lighting the Brain’s Neurotransmission Highway”, a ter lugar amanhã em Miami.
Agora em sua terceira temporada, Scholars on the Road apresenta os membros da faculdade da UB discutindo suas pesquisas e áreas de especialização com ex-alunos, tendo a experiência de sala de aula e compartilhá-la com ex-alunos da UB aqui em Buffalo e em todo o país. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Buffalo.
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