นาโนเซนเซอร์ที่มีความไวสูงแบบใหม่สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของระดับโพแทสเซียมไอออนในสมองของหนูได้ในขณะที่เกิดอาการชักจากโรคลมชัก อุปกรณ์ดังกล่าวได้รับการพัฒนาโดยนักวิจัยจากสถาบัน Institute for Basic Science (IBS) ในเกาหลีใต้และมหาวิทยาลัยเจ้อเจียงในประเทศจีน สามารถบันทึกการเปลี่ยนแปลงในบริเวณสมองได้หลายส่วนพร้อมกัน
ทำให้เราเข้าใจกลไกที่อยู่เบื้องหลังโรคลมบ้าหมู
และระบบประสาทอื่นๆ มากขึ้น ความผิดปกติการปรากฏตัวของโพแทสเซียมไอออน (K + ) นอกขอบเขตของเซลล์ประสาทหรือเซลล์ประสาท ส่งผลต่อความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ภายในและภายนอกของเซลล์ประสาท เมื่อความเข้มข้นของไอออนนอกเซลล์เหล่านี้เปลี่ยนแปลง ความสามารถของเซลล์ประสาทในการส่งสัญญาณจะเปลี่ยนไปตามไปด้วย เป็นที่ทราบกันดีว่าการเปลี่ยนแปลงบางอย่างเกี่ยวข้องกับความผิดปกติทางระบบประสาทเรื้อรัง เช่น โรคลมบ้าหมู ซึ่งเป็นภาวะที่ส่งผลกระทบต่อ 1 ใน 100 คนทั่วโลก และมีอาการชักแบบเกิดขึ้นอีกและคาดเดาไม่ได้ซึ่งมักไม่มีตัวกระตุ้นภายนอกที่ชัดเจน
การตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของระดับ K +นั้นมีความสำคัญ เนื่องจากอาจทำให้สามารถทำนายการชักจากโรคลมชักที่ใกล้จะเกิดขึ้นได้ แต่เซ็นเซอร์ส่วนใหญ่ในปัจจุบันไม่สามารถทำได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสัตว์ที่เคลื่อนไหวอย่างอิสระ พวกมันยังอ่อนไหวต่อการรบกวนจากโซเดียมไอออน (Na + ) เนื่องจากการไหลออกของ K +นั้นนำหน้าด้วยการไหลเข้าของ Na +เมื่อแรงกระตุ้นไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปตามเยื่อหุ้มเซลล์ประสาท
โพแทสเซียมคัดสรร
นาโนเซนเซอร์ตัวใหม่ซึ่งพัฒนาขึ้นในทีมที่นำโดยZhong ChenและDaishun Lingจากมหาวิทยาลัย ZhejiangและTaeghwan Hyeonที่IBSสามารถเอาชนะปัญหาเหล่านี้ได้ อุปกรณ์นี้ประกอบด้วยตัวบ่งชี้โพแทสเซียมแบบออปติคัล (โมเลกุลของสีย้อมที่เรืองแสงเมื่อมี K + ) ที่ฝังอยู่ในอนุภาคนาโนซิลิกาที่มีเมโสพอรัสซึ่งป้องกันโดยชั้นบางเฉียบของเมมเบรนที่ดูดซึมโพแทสเซียมได้ เมมเบรนนี้คล้ายกับช่องโพแทสเซียมในเซลล์สมองมาก และขนาดรูพรุนของอนุภาคนาโนจะป้องกันไม่ให้ไอออนบวกอื่นๆ (รวมถึง Na + ) ไปถึงตัวบ่งชี้ ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์จับ K +ไอออนเท่านั้น และสามารถตรวจจับการปรากฏตัวของพวกมันที่ความเข้มข้นต่ำถึง 1.3 ไมโครโมลต่อลิตร ต้องขอบคุณความไวสูงนี้ นักวิจัยจึงสามารถทำแผนที่รูปแบบย่อยของมิลลิโมลาร์ K + นอกเซลล์ ในสามส่วนที่แตกต่างกันของสมองของเมาส์ ได้แก่ ฮิปโปแคมปัส อะมิกดาลา และคอร์เทกซ์
หลังจากฉีดเซ็นเซอร์นาโนเข้าไปในตำแหน่งต่างๆ ภายในสมองของหนูทดลอง ทีมงานได้จำลองฮิบโปแคมปัสของเมาส์ด้วยไฟฟ้าเพื่อกระตุ้นให้เกิดอาการชักจากลมบ้าหมูและบันทึกการตอบสนองทางแสงของเซ็นเซอร์นาโน จากนั้นจึงเปรียบเทียบค่าที่อ่านได้เหล่านี้กับค่าที่ได้จากการวัดพร้อมกันโดยใช้คลื่นไฟฟ้าสมองแบบธรรมดา (EEG) พวกเขาพบว่าในอาการชักจากลมบ้าหมูที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่น ความเข้มข้นของ K + นอกเซลล์ เพิ่มขึ้นจากฮิบโปแคมปัสเป็นต่อมทอนซิลและคอร์เทกซ์เมื่อเวลาผ่านไป ในขณะที่อาการชักทั่วไปจะเพิ่มขึ้นเกือบพร้อมกันในบริเวณสมองทั้งสามส่วน
นักวิจัยกล่าวว่าผลลัพธ์เหล่านี้สนับสนุนมุมมอง
ที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าในฮิบโปเป็นอันดับแรกเกี่ยวข้องกับพื้นที่สมองที่อยู่ติดกันและจากนั้นจะแพร่กระจายไปทั่วสมองทั้งหมด “เราคาดหวังว่าการวัดค่า K + แบบหลายจุด ในสัตว์ที่เคลื่อนไหวอย่างอิสระจะเป็นเทคนิคที่มีประโยชน์ในด้านประสาทวิทยาศาสตร์เพื่อตรวจสอบการเชื่อมต่อการทำงานระหว่างส่วนย่อยของสมอง เช่นเดียวกับกิจกรรมของเซลล์ประสาทที่เกิดขึ้นในความผิดปกติ เช่น โรคลมบ้าหมู” พวกเขาบอกกับPhysics World .
การรักษาโรคลมบ้าหมูด้วยฟิสิกส์สู่การสร้างภาพทั้งสมองทีมงานวางแผนที่จะใช้อุปกรณ์ของตนเพื่อตรวจหาว่ากิจกรรมการจับกุมแพร่กระจายไปทั่วสมองทั้งหมดอย่างไรในระหว่างการชักจากลมบ้าหมู เมื่อมองไปข้างหน้า พวกเขายังต้องการพัฒนาเซ็นเซอร์ K + ที่ปล่อยรังสีใกล้อินฟราเรดแบบเจาะเนื้อเยื่อ ซึ่งสามารถใช้เพื่อตรวจจับจุดโฟกัสของโรคลมบ้าหมูได้อย่างแม่นยำ “อุปกรณ์ดังกล่าวอาจช่วยในการวินิจฉัยและรักษาโรคลมบ้าหมู และยังช่วยลดความจำเป็นในการผ่าตัดอีกด้วย” พวกเขาอธิบาย “ถ้าเต็มไปด้วยยากันชักและเคลือบด้วยนาโนคอมโพสิตที่สามารถหยุดชะงักได้ด้วยระดับ K + ที่เพิ่มขึ้น เซ็นเซอร์นาโนเหล่านี้อาจอนุญาตให้มีการปล่อยยาเฉพาะที่และตามความต้องการได้ ณ จุดที่เกิดอาการชัก” พวกเขากล่าว
อุปกรณ์ซึ่งอธิบายไว้ในNature Nanotechnologyอาจได้รับการดัดแปลงเพื่อตรวจจับไอออนบวกอื่นที่ไม่ใช่ K +ที่มีความไวและความจำเพาะสูง
พลาสเตอร์ใช้ประโยชน์จากสารเคมีที่เปลี่ยนสีเมื่อมีแบคทีเรีย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วัสดุถูกแช่ในโบรโมไทมอลบลู ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ค่า pH ที่เปลี่ยนจากสีเขียวเป็นสีเหลืองเมื่อสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดที่เกิดจากการเผาผลาญของแบคทีเรีย กระดาษนี้ยังประกอบด้วยกรอบโลหะอินทรีย์ที่ไวต่อค่า pH ซึ่งเป็นสารประกอบที่ทำหน้าที่เป็นกรงที่มีโมเลกุลของยาปฏิชีวนะ เมื่อความเป็นกรดเพิ่มขึ้น กรอบการทำงานจะแตกออกและยาปฏิชีวนะที่ห่อหุ้มไว้จะถูกปล่อยออกมา
แบคทีเรียที่ดื้อยาหลายชนิดผลิต β-lactamase ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ทำลายโมเลกุลของยาปฏิชีวนะบางชนิด ในการตอบสนองต่อสิ่งนี้ พลาสเตอร์ยังติดตั้งไนโตรเซฟิน ซึ่งเป็นยาปฏิชีวนะที่แสดงการเปลี่ยนสีที่ชัดเจนจากสีเหลืองเป็นสีแดงเมื่อทำปฏิกิริยากับ β-lactamase ดังนั้นจึงส่งสัญญาณว่ามีแบคทีเรียที่ดื้อยาและความจำเป็นในการบำบัดด้วยวิธีอื่นที่ไม่ใช่ยาปฏิชีวนะ .
Credit : aioproductions.net americanhovawartclub.com asdcarlopoletti.com askdrwang.com benamatirecruiter.com blisterama.info bobosbigtopbabes.com bookbrouser.com brandrecoveryseries.com burberryoutletshoponline.net
