بخاری که می‌تواند نرون‎‌های عصبی را کنترل کند!

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، از نانومواد در کاربرد‌های مختلف در حال ظهور، مانند دارو‌های هدفمند یا تقویت مواد و محصولاتی نظیر حسگر‌ها و دستگاه‌های ذخیره‌ساز انرژی استفاده شده است. یک تیم تحقیقاتی در دانشکده مهندسی مک کلوی در دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس از نانوذرات به‌عنوان بخاری استفاده می‌کند تا فعالیت الکتریکی سلول‌های عصبی در مغز و سلول‌های قلبی را دستکاری کنند.

یافته‌های این گروه در قالب مقاله‌ای در نشریه Advanced Materials به چاپ رسیده است. از این یافته‌ها می‌توان برای حوزه‌های مختلف نظیر نانومهندسی اعصاب یا برانگیختن سلول‌ها استفاده کرد.

سیرکانت سینگاماننی و بارانی رامان فناوری غیرتهاجمی ابداع کرده‌اند که مانع از فعالیت الکتریکی نورون‌ها می‌شود، آن‌ها برای این کار از نانوذرات پلی پودامین (PDA) و نور مادون قرمز نزدیک استفاده کردند.

نانوذرات PDA با بار منفی، که به‌ طور انتخابی به سلول‌های عصبی متصل می‌شوند، نور مادون قرمز نزدیک را که گرما ایجاد می‌کند، جذب کرده و سپس آن را به نورون‌ها منتقل می‌کنند تا فعالیت الکتریکی آن‌ها را مهار کند.

سینگاماننی می‌گوید: «ما نشان دادیم که می‌توانیم فعالیت این سلول‌های عصبی را مهار کرده و ارسال پالس آن‌ها را متوقف کنیم. این کار نه فقط به‌ صورت روشن و خاموش کردن، بلکه به‌ صورت درجه‌بندی شده انجام می‌شود. با کنترل شدت نور، می‌توانیم فعالیت الکتریکی نورون‌ها را کنترل کنیم.

"این کار نه فقط به‌ صورت روشن و خاموش کردن، بلکه به‌ صورت درجه‌بندی شده انجام می‌شود"هنگامی که نور را متوقف کردیم، می‌توانیم آن‌ها را کاملاً دوباره برگردانیم بدون اینکه صدمه‌ای ببیند.»

نانوذرات PDA علاوه بر توانایی آن‌ها در تبدیل موثر نور به گرما، بسیار زیست سازگار و قابل تجزیه زیست هستند. این نانوذرات سرانجام تخریب می‌شوند که این ویژگی، آن‌ها را به ابزاری مناسب برای استفاده در آزمایشگاه‌ها تبدیل می‌کند.

وی توضیح داد: «قتی خامه را درون قهوه داغ می‌ریزید، با فرآیند پخش شدن، خامه حل شده و به قهوه خامه‌ای تبدیل می‌شود. این شبیه فرایندی است که ورود و خروج یون‌ها را از سلول‌های عصبی کنترل می‌کند. نفوذ به دما بستگی دارد؛ بنابراین، اگر کنترل خوبی روی گرما داشته باشید، می‌توانید میزان انتشار یون‌ها در نزدیکی نورون‌ها را کنترل کنید. این به نوبه خود فعالیت الکتریکی سلول را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

این مطالعه مفهومی را نشان می‌دهد که اثر فوتوترمال، تبدیل نور به گرما، نام دارد که در نزدیکی نورون‌های دارای برچسب نانوذرات می‌تواند به‌عنوان راهی برای کنترل نورون‌های خاص از راه دور استفاده شود.»