کد خبر: 170274
ف
شنیدن صدای دوپامین در مغز زنده
پژوهشگران کره‌جنوبی با طراحی یک نانوحسگر الکتروشیمیایی پیشرفته، موفق شده‌اند ترشح دوپامین را از ارگانوئیدهای زنده مغزی به‌صورت لحظه‌ای و بدون تخریب نمونه ثبت کنند.

به گزارش ثریا - به نقل از ستاد نانو، دوپامین، ناقل عصبی کلیدی مغز انسان، نقشی بنیادین در حرکت، انگیزه، پاداش و بروز علائم بیماری پارکینسون دارد. این مولکول حیاتی در مغز در غلظت‌هایی بسیار ناچیز، کمتر از ۱۰ نانومولار، فعالیت می‌کند؛ یعنی کمتر از ده میلیاردم مول در هر لیتر. همین غلظت فوق‌العاده پایین، کار دانشمندان را برای بررسی عملکرد واقعی نورون‌های تولیدکننده دوپامین دشوار کرده است.

در سال‌های اخیر، پژوهشگران توانسته‌اند نورون‌ها را در ظروف آزمایشگاهی پرورش دهند یا حتی ساختارهای پیچیده‌تری به نام ارگانوئیدهای مغزی بسازند که شباهت زیادی به بافت واقعی مغز دارند. اما یک پرسش اساسی همواره بی‌پاسخ مانده است: آیا این نورون‌های آزمایشگاهی واقعا مانند نورون‌های طبیعی مغز عمل می‌کنند و دوپامین را در مقادیر معنادار فیزیولوژیک آزاد می‌کنند یا خیر؟

روش‌های رایج برای پاسخ به این پرسش، محدودیت‌های جدی دارند. دانشمندان می‌توانند سلول‌ها را برای نشانگرهای پروتئینی رنگ‌آمیزی کنند یا شکل آن‌ها را زیر میکروسکوپ بررسی کنند، اما این روش‌ها صرفا ساختار را نشان می‌دهند، نه عملکرد واقعی را. از سوی دیگر، روش‌هایی مانند کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا و آزمون‌های ایمنی آنزیمی، اگرچه قادر به اندازه‌گیری دوپامین هستند، اما مستلزم تخریب سلول‌ها، مصرف حجم بالای نمونه و صرف چندین ساعت زمان‌اند. این روش‌ها امکان پایش لحظه‌ای فعالیت نورون‌ها را فراهم نمی‌کنند.

روش‌های نوری مبتنی بر کاوشگرهای فلورسنت نیز گزینه دیگری به شمار می‌روند، اما نیازمند دست‌کاری ژنتیکی یا برچسب‌گذاری شیمیایی هستند؛ مداخلاتی که می‌توانند رفتار طبیعی سلول را تغییر دهند. به همین دلیل، تاکنون ابزاری ساده، تکرارپذیر و غیرتخریبی برای سنجش بلوغ عملکردی نورون‌های مشتق از سلول‌های بنیادی در دسترس نبود.

در این میان، حسگری الکتروشیمیایی به‌عنوان راهکاری امیدبخش مطرح شده است. دوپامین ذاتا یک مولکول الکتروفعال است؛ به این معنا که در واکنش‌های انتقال الکترون شرکت می‌کند و جریان الکتریکی قابل اندازه‌گیری تولید می‌کند. با این حال، حسگرهای الکتروشیمیایی موجود با دو مشکل اساسی روبه‌رو بودند: نخست، ناتوانی در تشخیص غلظت‌های بسیار پایین دوپامین در محیط‌های کشت سلولی و دوم، تداخل مولکول‌های مشابه و آلودگی سطح الکترود در اثر محصولات واکنش.

اکنون یک پلتفرم الکترودی جدید این موانع را کنار زده است. تیمی از پژوهشگران که عمدتا در دانشگاه سونگ‌کیون‌کوان کره‌جنوبی فعالیت می‌کنند، حسگری به نام «سیدنی» طراحی کرده‌اند؛ نامی که مخفف عبارت «پلتفرم هوشمند بین‌سطحی برای حسگری دوپامین در نورون‌ها و فیزیولوژی ارگانوئیدها» است. نتایج این پژوهش در نشریه معتبر Advanced Functional Materials با عنوان «هیبریدهای نانوستون طلای سلسله‌مراتبی پوشیده‌شده با اکسید گرافن برای حسگری لحظه‌ای و غیرتخریبی دوپامین در نورون‌ها و ارگانوئیدهای میان‌مغز» منتشر شده و نخستین نمونه از آشکارسازی الکتروشیمیایی لحظه‌ای دوپامین از ارگانوئیدهای زنده میان‌مغز را به نمایش گذاشته است.

این نانوحسگر از سه جزء اصلی در مقیاس نانو تشکیل شده است. لایه پایه شامل نانوستون‌های طلایی عمودی با ارتفاع حدود ۳۰۰ نانومتر است که با روش لیتوگرافی تداخل لیزری ساخته شده‌اند؛ روشی که بدون نیاز به ماسک، الگوهای یکنواخت را در سطح‌های بزرگ ایجاد می‌کند و سطح مؤثر الکترود را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد. بر روی این نانوستون‌ها، نانوذرات طلایی کوچک‌تری با قطر حدود ۳۸ نانومتر نشانده شده‌اند تا انتقال الکترون در واکنش اکسایش دوپامین را تسریع کنند. در نهایت، کل ساختار با لایه‌ای نازک از اکسید گرافن پوشانده شده است؛ ماده‌ای دوبعدی با حلقه‌های کربنی و گروه‌های عاملی اکسیژن‌دار.

هر یک از این اجزا نقشی دقیق ایفا می‌کنند. ساختارهای طلایی ستون فقرات رسانا و نقاط داغ انتقال الکترون را فراهم می‌کنند. لایه اکسید گرافن، گزینش‌پذیری حسگر را افزایش می‌دهد؛ حلقه‌های آروماتیک آن با برهم‌کنش موسوم به «پی-پی» مولکول‌های مزاحم را از سطح طلا دور می‌کنند، در حالی که گروه‌های کربوکسیل با بار منفی، گروه آمینی با بار مثبت دوپامین را جذب کرده و آن را در موقعیت مناسب برای انتقال الکترون قرار می‌دهند.

آزمایش‌ها نشان داد که «سیدنی» در محلول بافر استاندارد قادر به تشخیص دوپامین تا حد ۲۹٫۵ نانومولار است و در مایع مغزی-نخاعی مصنوعی، که محیط یونی مغز را شبیه‌سازی می‌کند، این حساسیت به ۷٫۵۱ نانومولار افزایش می‌یابد. تداخل مولکول‌هایی مانند سروتونین و نوراپی‌نفرین نیز بسیار ناچیز بود و کاهش سیگنال تنها ۳٫۳۳ درصد گزارش شد؛ رقمی که در الکترودهای معمولی به ۲۱ تا ۴۷ درصد می‌رسد.

پژوهشگران کارایی این پلتفرم را در سامانه‌های زیستی پیچیده‌تر نیز آزمودند؛ از رده‌های سلولی عصبی گرفته تا نورون‌های مشتق از سلول‌های بنیادی انسانی و در نهایت ارگانوئیدهای میان‌مغز. نتایج نشان داد که تنها نورون‌های بالغ قادر به آزادسازی دوپامین قابل اندازه‌گیری هستند و ارگانوئیدهای بالغ ۹۵ روزه، به‌طور میانگین غلظتی در حدود ۹٫۱۶ نانومولار دوپامین آزاد می‌کنند.

برتری بزرگ این فناوری در مقایسه با روش‌های متداول، سرعت، دقت و غیرتخریبی بودن آن است. این سامانه در کمتر از یک دقیقه و با حجم نمونه‌ای در حد میکرولیتر، داده‌های قابل اعتماد ارائه می‌دهد و نمونه زنده را برای اندازه‌گیری‌های بعدی حفظ می‌کند. به این ترتیب، امکان پایش رشد و بلوغ عملکردی یک ارگانوئید واحد در طول زمان فراهم می‌شود؛ قابلیتی که می‌تواند تحول بزرگی در مدل‌سازی بیماری‌ها و آزمون داروها ایجاد کند.

منبع : نانو حسگرها


مرتبط ها
ارسال نظر
chapta
حداکثر تعداد کاراکتر نظر 200 ميياشد .
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.

تصویر/فراز مهم پیام رهبر انقلاب

۲ پهپاد لوکاس غنیمت گرفته شدهٔ دشمن آمریکایی توسط سپاه+عکس

آزمون وکالت کانون‌ وکلای دادگستری ۱۴۰۵ با حضور ۱۰۱ هزار نفر برگزار شد

دانش‌آموزان ایران پای آرمان‌های انقلاب و دفاع از وطن ایستاده‌اند

اخذ مجوز استخدام ۹ معلم بازمانده حادثه دبستان شجره طیبه میناب

فوتبال از مدرسه تا تیم ملی؛ وعده تازه برای کشف استعداد در دانش‌آموزان

ایلان ماسک اسپیس ایکس و تسلا را ادغام می‌کند؟

ترامپ اورکل را وادار به عقب نشینی از قرارداد با تراشه ساز چینی کرد

تصمیم جدید وزارت علوم درباره درخواست دانشگاه‌ها برای ایجاد رشته جدید

با وجود تحریم‌ها، تجهیزات کوانتومی بومی در حال ساخت است

وام تحصیلی این دانشجویان ۵۰ درصد افزایش می‌یابد

تغییر و به‌روزرسانی ۵۰ تا ۷۰ درصدی رشته‌های کشاورزی

گوگل به مدارس هشدار داد

دختران ایرانی در جستجوی «خود»؛ هویت در میدان کشمکش سنت و مدرنیته

روز مبارزه با استکبار، روز به خاک مالیدن پوزه قلدران وحشی خواهد شد

قرآن از راز ماندگاری قدرت فرعون می‌گوید

آغاز کار نگارش جلد دوم مجموعه چهار جلدی «کربن‌شناسی»

آیا بانک‌ها برای خلق پول به مجوز فقهی نیاز دارند؟

مسجد باید میدان‌دار اصلی فعالیت‌های قرآنی جامعه شود

وام تحصیلی دانشجویان برتر، ممتاز و متأهل ۵۰ درصد افزایش می‌یابد

ثبت‌نام وام‌های تحصیلی و ودیعه مسکن متأهلی دانشجویان شروع شد

اعلام فهرست رشته‌های پذیرش مستقیم دستیاری تخصصی از بین پزشکان عمومی

وزیر علوم: پیوند دانش و فناوری، قدرت ملی را افزایش می‌دهد

مسئولیت شرعی والدین در قبال نیازهای فرزندان امروز چیست؟

موج جدید هک سوپرمارکت‌های اروپا

سرلشکر رضایی: ملت ایران شکست بزرگی را به ترامپ تحمیل کرد

واکنش کاخ سفید پس از شکست جمهوری‌خواهان در انتخابات میان‌دوره‌ای+عکس

شکار پهپادهای آمریکایی سوژه توییت سخنگوی سپاه+عکس

پاسخ صمیمانه فرمانده نیروی دریایی سپاه به نامه دختران جهادگر مازندرانی+عکس

بت ترامپ با شکست در جنگ با ایران ترک برداشت+عکس

زلزلهٔ ۳.۱ ریشتری در عمق ۱۵ کیلومتری زمین، بیرم فارس را لرزاند

انتخابات میان‌دوره‌ای آمریکا و ضربه سیاسی بزرگ به دونالد ترامپ

کنایه سفارت ایران در لندن به ترامپ پس از شکست انتخاباتی +عکس

تب هوش مصنوعی در شرکت‌ها هم داغ شد

علت فوت حمید علیدوستی چه بود؟

داروهایی که به نفع ویروس‌ عمل می‌کند و سلامت بیمار را به خطر می‌اندازد

کشف یک جرم مرموز در لبه منظومه شمسی توسط اخترشناسان

تصویر روز ناسا از شب در سیاره‌ای وهم‌انگیز

کنجکاوی کودک تا کجا باید درباره تلفن همراه والدین پیش برود؟

کتاب صوتی «پل‌های مدیسون کانتی» منتشر شد

چرا از قهرمانان فقط مدال‌هایشان را می‌بینیم؟

کتاب «هم‌سفیر» منتشر شد

ستاره اسکندری پس از هفت سال به صحنه تئاتر بازمی‌گردد

کمبود جدی فضای آموزشی در مناطق حاشیه‌ای و پرتراکم شهری

دانش‌آموزان قرآنی شایسته قدردانی هستند

چرا سریال «روشنایی شب» با واکنش رسانه صهیونیستی مواجه شد؟

محدودیت دسترسی به اطلاعات اسلحه‌ها برای نوجوانان در چت جی پی تی

ثبت‌نام آزمون انتخاب حسابدار رسمی سال ١۴۰۵ آغاز شد؛ اعلام زمان آزمون

تسهیلات جدید برای قبولی‌های ارشد و دکتری از سوی وزارت علوم

نمرات مردودی دانشجویان ورودی ۱۴۰۲ به بعد در معدل کل محاسبه نمی‌شود

تفکیک مسیر ارتقای اساتید علوم انسانی از رشته‌های مهندسی و کشاورزی

امکان ویرایش معدل و سهمیه در آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی فراهم شد

کلیداولیه آزمون دکتری تخصصی علوم پزشکی۱۴۰۵ منتشر شد

کد آیسیک چیست؟ راهنمای انتخاب و استعلام فعالیت اقتصادی | آرمیتاتکس

محرابی که در عید قربان تبریز به خون نشست؛ نخستین شهید محراب که بود؟

نمایشگاه جدید موزه «جستجوی ایران» افتتاح شد؛ بازخوانی ریشه‌های بحران هویت و گسست تاریخی

رمانی در ستایش قدیس مهربانی برنده جایزه بزرگ رمان آکادمی فرانسه شد

۱۷۳ هنرمند در جشنواره هنرهای تجسمی جوانان رقابت می‌کنند

تنوع دیدگاه‌ها معیار انتخاب در کارگاه نقاشی جشنواره تجسمی جوانان است

هومن کیایی و مجتبی رجبی‌معمار «داستان زندگی من» را روایت می‌کنند

فیلم‌های «بالاچ» و «سومری‌ها» اکران می‌شوند

معرفی اعضای هیئت انتخاب آثار جشنواره تئاتر خیابانی مریوان

تلاش برای کشف استعدادها؛ بخش بین‌المللی تئاتر نیاز به تقویت دارد

یک بازار سه روایت؛ بندرعباس در تهران تماشایی شد

متا خارج از دادگاه نوجوان شاکی را راضی به تسویه کرد

دانشگاه آزاد اسلامی در زمره ۱۰۰ دانشگاه‌ برتر جهان قرار دارد

اجرای طرح فروش حضوری و مجازی کتاب‌فروشی‌ها در «بازار کتاب»

لبیک نهادهای علمی به پیام رهبر انقلاب: برای خیزش علمی شتابان آماده‌ایم

نحوه دریافت ارز از دانشجویان خارجی اعلام شد

جزییات افزایش تسهیلات رفاهی دانشجویان علوم پزشکی؛ افزایش وام ازدواج

نوبت دوم آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی سال ۱۴۰۵ در ۳۳ رشته برگزار شد

ظرفیت پذیرش پزشکی و دندانپزشکی در سال ۱۴۰۶ تعیین شد

رونمایی از نرم‌افزار «ردا کارت» دانشجویی؛ زمان اجرا به زودی مشخص می‌شود

فرهنگستان علوم ظرفیت خود را برای تحقق خیزش علمی کشور به کار می‌گیرد

کنار رفتن «حجاب ابزار» برای مستندسازی یک فرصت است؛ فرا رفتن از گزارش

حریم خصوصی در فضای مجازی؛ انتشار پیام و تصویر دیگران شرعا جایز است؟

حجت‌الاسلام قمی: هیئت، سیاسی‌ترین و استکبارستیزترین محفل شیعه است

«گوهر فضیلت»؛ بازخوانی میراث علمی و سلوک معنوی آیت‌الله مروارید

وقتی تصویر و صدای جعلی به نام حقیقت منتشر می‌شود؛حکم شرعی تغییر هوشمند

فاطمیه فرصتی برای پیوند محبت فاطمی با فرهنگ وقف و خیر ماندگار

رونمایی از نرم‌افزار «ردا کارت» دانشجویی؛ زمان اجرا به زودی مشخص می‌شود

ظرفیت پذیرش پزشکی و دندانپزشکی در سال ۱۴۰۶ تعیین شد

فرهنگستان علوم ظرفیت خود را برای تحقق خیزش علمی کشور به کار می‌گیرد

جزییات افزایش تسهیلات رفاهی دانشجویان علوم پزشکی؛ افزایش وام ازدواج

نوبت دوم آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی سال ۱۴۰۵ در ۳۳ رشته برگزار شد

«گوهر فضیلت»؛ بازخوانی میراث علمی و سلوک معنوی آیت‌الله مروارید

رویا میرعلمی مهمان آخرین قسمت «هم‌کلام» می‌شود

اپل لپ تاپ گرانقیمت با نمایشگر لمسی را معرفی کرد

نقشم در «نسخه آزمایشی» از من دور بود؛ سارقی که بعد از نامزدی توبه کرد

لبیک نهادهای علمی به پیام رهبر انقلاب: برای خیزش علمی شتابان آماده‌ایم

کنار رفتن «حجاب ابزار» برای مستندسازی یک فرصت است؛ فرا رفتن از گزارش

تسهیلات جدید برای قبولی‌های ارشد و دکتری از سوی وزارت علوم

حریم خصوصی در فضای مجازی؛ انتشار پیام و تصویر دیگران شرعا جایز است؟

وقتی تصویر و صدای جعلی به نام حقیقت منتشر می‌شود؛حکم شرعی تغییر هوشمند

از بازتاب سخنان تلخ اکبر زنجان‌پور تا گرامی‌داشتی برای اکبر عبدی

حجت‌الاسلام قمی: هیئت، سیاسی‌ترین و استکبارستیزترین محفل شیعه است

«کافه سلطان»؛ روایت زندگی روزمره در سایه جنگ

نحوه دریافت ارز از دانشجویان خارجی اعلام شد

تفکیک مسیر ارتقای اساتید علوم انسانی از رشته‌های مهندسی و کشاورزی

فاطمیه فرصتی برای پیوند محبت فاطمی با فرهنگ وقف و خیر ماندگار

امکان ویرایش معدل و سهمیه در آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی فراهم شد

گرم‌کن گرافنی ژاپنی در سه ثانیه گرم می‌شود

معرفی آثار ۲ بخش از جشنواره فیلم مقاومت

ثبت‌نام آزمون انتخاب حسابدار رسمی سال ١۴۰۵ آغاز شد؛ اعلام زمان آزمون

کد آیسیک چیست؟ راهنمای انتخاب و استعلام فعالیت اقتصادی | آرمیتاتکس

موسیقی بازی‌ها از قاب نمایشگر تا صحنه ارکسترال

علت فوت حمید علیدوستی چه بود؟

یک بازار سه روایت؛ بندرعباس در تهران تماشایی شد

تب هوش مصنوعی در شرکت‌ها هم داغ شد

کلیداولیه آزمون دکتری تخصصی علوم پزشکی۱۴۰۵ منتشر شد