Nanotubos como cronómetro óptico para la detección de neurotransmisores
Nueva forma de detectar el importante neurotransmisor dopamina en el cerebro
Los Nanotubos de carbono no sólo brillan más en presencia de dopamina, sino también durante más tiempo. El periodo de brillo sirve como nuevo parámetro para detectar sustancias mensajeras biológicas.
Los investigadores visualizan los neurotransmisores con ayuda de nanotubos de carbono.
RUB, Kramer
Un equipo de investigación interdisciplinar de Bochum y Duisburgo ha encontrado una nueva forma de detectar el importante neurotransmisor dopamina en el cerebro. Para ello, los investigadores utilizaron nanotubos de carbono. En estudios anteriores, el equipo dirigido por el profesor Sebastian Kruss ya había demostrado que los tubos brillan más en presencia de dopamina. Ahora, el grupo interdisciplinar ha demostrado que la duración del brillo también cambia. "Es la primera vez que se detecta de este modo una sustancia mensajera tan importante como la dopamina", afirma Sebastian Kruss. "Confiamos en que esto abra una nueva plataforma que también permita detectar mejor otras sustancias mensajeras humanas como la serotonina". El trabajo ha sido fruto de la colaboración entre los dos grupos de investigación de química física de Kruss en la Universidad del Ruhr de Bochum (Alemania) y el Instituto Fraunhofer de Circuitos y Sistemas Microelectrónicos (IMS).
Los resultados los describe un equipo formado por Linda Sistemich y Sebastian Kruss, de la Universidad del Ruhr de Bochum, junto con colegas del IMS y de la Universidad de Duisburg-Essen, en la revista Angewandte Chemie - International Edition, publicada en línea el 9 de marzo de 2023.
Con dopamina, los nanotubos no sólo brillan más, sino también durante más tiempo
Los sensores utilizados son tubos de carbono 100.000 veces más finos que un cabello humano. Si se les irradia con luz visible, pueden incluso emitir luz en la gama del infrarrojo cercano, a una longitud de onda de 1.000 nanómetros, que no es visible para los humanos.
Estudios anteriores dirigidos por Sebastian Kruss habían demostrado que ciertos nanotubos de carbono modificados con biopolímeros brillan más cuando entran en contacto con determinadas biomoléculas, como la dopamina. En el nuevo estudio, los investigadores observaron cuánto tardan los nanotubos en emitir esta luz en el infrarrojo cercano. Para ello, los investigadores observaron la luz emitida como partículas luminosas individuales. Utilizando un cronómetro, registraron el tiempo que tardaban las partículas de luz en viajar desde el momento en que el nanotubo era irradiado hasta el momento en que las partículas de luz eran liberadas por el nanotubo. "Necesitamos cronómetros especiales para medir ese lapso de tiempo, porque la emisión de luz es 100 millones de veces más rápida que el parpadeo de un ojo humano", aclara Linda Sistemich.
Este llamado tiempo de vida de la luz es característico de las distintas sustancias y representa una señal más robusta en comparación con el brillo. Mientras que el brillo depende de cuántas capas de células tenga que atravesar la luz antes de poder medirse, esto no afecta a la vida útil de la luz. Dado que cada partícula de luz individual transporta la información sobre la vida útil, cada partícula medida supone un aumento de la información, independientemente del número de partículas que se midan. "Esto es especialmente ventajoso si, como nosotros, no sólo se mide en soluciones acuosas simples, sino también en entornos complicados, como en cultivos celulares o en el propio organismo", explica Sebastian Kruss, que dirige el grupo de Interfaces Funcionales y Biosistemas de la Universidad del Ruhr y es miembro del Clúster de Excelencia Ruhr Explora la Solvación (RESOLV) y de la Escuela Internacional de Posgrado en Neurociencia. En este trabajo se registró la liberación de dopamina en células individuales. Sin embargo, el método también es aplicable a redes de células u organismos.
La dopamina es un mensajero central en el cerebro
La dopamina detectada es una importante sustancia mensajera en el cerebro humano a través de la cual las células se comunican entre sí. La dopamina no sólo controla el centro de recompensa, sino que también es la fuerza motriz del movimiento, la coordinación, la concentración y el rendimiento mental. Cuando se libera muy poca dopamina, pueden producirse trastornos del movimiento y deterioro de la memoria, síntomas presentes, por ejemplo, en la enfermedad de Parkinson.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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