Les nanotubes comme chronomètre optique pour la détection des neurotransmetteurs
Nouvelle méthode de détection de la dopamine, un neurotransmetteur important, dans le cerveau
Les Nanotubes de carbone ne brillent pas seulement plus fort en présence de dopamine, mais aussi plus longtemps. La période de brillance sert de nouveau paramètre pour détecter les substances messagères biologiques.
Les chercheurs visualisent les neurotransmetteurs à l'aide de nanotubes de carbone.
RUB, Kramer
Une équipe de recherche interdisciplinaire de Bochum et de Duisbourg a trouvé un nouveau moyen de détecter l'important neurotransmetteur qu'est la dopamine dans le cerveau. Les chercheurs ont utilisé des nanotubes de carbone à cette fin. Dans des études antérieures, l'équipe dirigée par le professeur Sebastian Kruss avait déjà montré que les tubes brillaient plus fort en présence de dopamine. Aujourd'hui, le groupe interdisciplinaire a montré que la durée de la lueur changeait également. "C'est la première fois qu'une substance messagère aussi importante que la dopamine est détectée de cette manière", déclare Sebastian Kruss. "Nous sommes convaincus que cela ouvrira une nouvelle plateforme qui permettra également de mieux détecter d'autres substances messagères humaines telles que la sérotonine". Ces travaux sont le fruit d'une collaboration entre les deux groupes de recherche en chimie physique de M. Kruss à l'université de la Ruhr à Bochum, en Allemagne, et l'Institut Fraunhofer pour les circuits et systèmes microélectroniques (IMS).
Les résultats sont décrits par une équipe composée de Linda Sistemich et Sebastian Kruss de l'université de la Ruhr à Bochum, ainsi que de collègues de l'IMS et de l'université de Duisbourg-Essen, dans la revue Angewandte Chemie - International Edition, publiée en ligne le 9 mars 2023.
Avec la dopamine, les nanotubes ne brillent pas seulement plus fort, mais aussi plus longtemps
Les capteurs utilisés sont des tubes de carbone 100 000 fois plus fins qu'un cheveu humain. Lorsqu'ils sont irradiés avec de la lumière visible, ils peuvent même émettre de la lumière dans le proche infrarouge, à une longueur d'onde de 1 000 nanomètres, qui n'est pas visible pour l'homme.
Des études antérieures menées par Sebastian Kruss avaient montré que certains nanotubes de carbone modifiés avec des biopolymères brillaient davantage lorsqu'ils entraient en contact avec certaines biomolécules telles que la dopamine. Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont observé le temps nécessaire pour que les nanotubes émettent cette lumière dans le proche infrarouge. Pour ce faire, les chercheurs ont observé la lumière émise sous forme de particules lumineuses individuelles. À l'aide d'un chronomètre, ils ont enregistré le temps nécessaire aux particules de lumière pour se déplacer entre le moment où le nanotube a été irradié et le moment où les particules de lumière ont été libérées par le nanotube. "Nous avons besoin de chronomètres spéciaux pour mesurer un tel laps de temps, car l'émission de lumière est 100 millions de fois plus rapide que le clignement d'un œil humain", précise Linda Sistemich.
Cette durée de vie de la lumière est caractéristique des différentes substances et représente un signal plus robuste que la luminosité. Alors que la luminosité dépend du nombre de couches de cellules que la lumière doit traverser avant d'être mesurée, cela n'affecte pas la durée de vie de la lumière. Étant donné que chaque particule de lumière porte l'information sur la durée de vie, chaque particule mesurée représente une augmentation de l'information, quel que soit le nombre de particules mesurées. "C'est particulièrement avantageux si, comme nous, vous ne mesurez pas seulement dans des solutions aqueuses simples, mais aussi dans des environnements complexes tels que la culture cellulaire ou l'organisme lui-même", explique Sebastian Kruss, qui dirige le groupe Functional Interfaces and Biosystems à l'université de la Ruhr et est membre du Cluster of Excellence Ruhr Explores Solvation (RESOLV) et de l'International Graduate School of Neuroscience. Dans ce travail, la libération de dopamine par des cellules individuelles a été enregistrée. Toutefois, la méthode est également applicable à des réseaux de cellules ou d'organismes.
La dopamine est un messager central dans le cerveau
La dopamine détectée est une substance messagère importante dans le cerveau humain, grâce à laquelle les cellules communiquent entre elles. La dopamine ne contrôle pas seulement le centre de récompense, elle est aussi le moteur du mouvement, de la coordination, de la concentration et des performances mentales. Lorsque la dopamine est libérée en quantité insuffisante, des troubles du mouvement et une diminution de la mémoire peuvent survenir - des symptômes présents, par exemple, dans la maladie de Parkinson.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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