Işıktan Isı Üreten Nanoparçacıklar, Nöronlardaki Elektriksel Faaliyeti Değiştiriyor

Nanomalzemeler, yeni çıkan pek çok uygulamada kullanılıyor. Bunlar arasında hedefli ilaç kullanımı ya da algılayıcılar, enerji toplama ve depolama cihazları gibi diğer malzeme ile ürünlerin geliştirilmesi de bulunuyor. Şimdiyse St. Louis – Washington Üniversitesi Mühendislik Fakültesi’nde çalışan araştırmacılar, nanoparçacıkları ısıtıcı şeklinde kullanarak beyindeki nöronların ve kalpteki kas hücrelerinin elektriksel faaliyetini değiştirmişler.

3 Temmuz’da Advanced Materials bülteninde yayımlanan bulgular, diğer tipten uyarılabilir hücrelere tercüme edilme ve nano-nöromühendislikte kıymetli bir araç vazifesi görme potansiyeli taşıyor.

Malzeme bilimci Srikant Singamaneni ile biyotıp mühendisi Barani Raman ve araştırma takımları ortaklaşa çalışarak, polidopamin (PDA) nanoparçacıkları ile yakın kızılötesi ışık kullanarak nöronların elektriksel faaliyetini kısıtlayan, girişimsel olmayan bir teknoloji geliştirmişler. Nöronlara seçici şekide bağlanan negatif yüklü PDA nanoparçacıkları, yakın kızılötesi ışığı emerek ısı meydana getiriyor. Bu ısı ise daha sonra nöronlara aktarılıyor ve nöronların elektriksel faaliyetini kısıtlıyor.

Makine Mühendisliği & Malzeme Bilimi Bölümü’nde profesör olan Singamaneni, “Bu nöronların faaliyetini sadece açıp kapatmadığımızı; kademeli bir şekilde kısıtlayabildiğimizi ve ateşlenmelerini durdurabildiğimizi gösterdik” diyor. “Işık şiddetini kontrol ederek, bu nöronların elektriksel faaliyetini kontrol edebiliyoruz. Işığı durdurduğumuzda ise nöronları hiçbir hasar olmadan tamamen geri getirebiliyoruz.”

PDA nanoparçacıkları, ışığı etkili bir şekilde ısıya dönüştürme kabiliyetlerine ek olarak yüksek derecede biyo uyumlu ve biyo çözünebilir özellikler taşıyor. Nihayetinde ayrışan bu nanoparçacıklar, gelecekte canlı içinde ve laboratuvarda yapılacak deneyler için uygun bir araç niteliği de taşıyor.

“Sıcak bir kahveye krema döktüğünüzde, krema çözülüyor ve yayılma yoluyla kremalı kahve haline geliyor” diye açıklıyor Singamaneni. “Hangi iyonların nöronlardan içeri ve dışarı akacağını kontrol eden sürece benziyor. Yayılım sıcaklığa bağlı. Dolayısıyla ısıyı iyi kontrol ederseniz, nöronların yakınındaki yayılımın oranını da kontrol edersiniz. Bu durum, karşılığında hücrenin elektriksel faaliyetini etkiler. Yaptığımız yeni çalışma, nanoparçacıklar ile etiketlenen nöronların yakınında ışığı ısıya dönüştüren bu fototermal etkinin, belli nöronların uzaktan kontrol edilmesinde kullanılabileceğini gösteriyor.”

Yazar: Beth Miller/St. Louis – Washington Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.