p Pesquisadores do Center for Nanoparticle Research, dentro do Institute for Basic Science (IBS, Coreia do Sul) em colaboração com colaboradores da Universidade de Zhejiang, China, relataram um nanosensor altamente sensível e específico que pode monitorar mudanças dinâmicas de íons de potássio em camundongos submetidos a ataques epilépticos, indicando sua intensidade e origem no cérebro. p A epilepsia é uma doença do sistema nervoso central acompanhada por atividade cerebral anormal, causando convulsões ou períodos de comportamento incomum, sensações, e às vezes perda de consciência. Se as crises epilépticas durarem 30 minutos ou mais, eles podem causar danos cerebrais permanentes ou até a morte. A necessidade de tecnologias para avaliar o grau de atividade elétrica anormal associada à epilepsia é bem conhecida.

p Um dos principais alvos de investigação é o potássio (K ⁺ ) íon. Este íon afeta a diferença de potencial elétrico entre as membranas interna e externa dos neurônios, e afeta a excitabilidade intrínseca neuronal e a transmissão sináptica. Apesar dos esforços significativos para melhorar a seletividade de K ⁺ sensores, eles ainda estão longe de ser satisfatórios porque os repórteres ópticos disponíveis atualmente não são capazes de detectar pequenas mudanças nos íons de potássio, em particular, em animais que se movem livremente. Além disso, eles são suscetíveis à interferência de íons de sódio porque o influxo de Na + é logo seguido por K ⁺ efluxo quando os impulsos passam ao longo da membrana de uma célula nervosa. Neste estudo publicado em Nature Nanotechnology , os pesquisadores relatam um K altamente sensível e seletivo ⁺ nanossensor que pode monitorar as mudanças de K ⁺ nas diferentes partes do cérebro de ratos que se movem livremente.

p O novo nanosensor é criado com nanopartículas de sílica porosa protegidas por uma membrana permeável ao potássio ultrafina que é muito semelhante ao canal de potássio nas células cerebrais. O tamanho dos poros permite apenas K ⁺ para se difundir para dentro e para fora, atingindo um limite de detecção tão baixo quanto 1,3 micromolar. Isso permite a leitura específica de variações submilimolares de K extracelular ⁺ e o mapeamento espacial desse íon no cérebro.

p Este estudo demonstrou com sucesso que K ⁺ - O filtro de membrana permeável no nanossensor é eficaz na filtragem de outros cátions e na captura de K ⁺ íons exclusivamente. Essa estratégia de construção de nanossensores contribuiria não apenas para descobertas científicas e avanços na pesquisa neurocientífica, mas também para o desenvolvimento de outros sensores seletivos de íons.

p Usando esses nanossensores na região CA3 do hipocampo, a equipe foi capaz de relatar o grau de ataques epilépticos em camundongos vivos e compará-lo com os registros da atividade neural feitos com eletroencefalografia (EEG).

p Para verificar ainda mais se os nanosensores são capazes de medir K ⁺ em várias sub-regiões do cérebro em ratos que se movem livremente, os pesquisadores injetaram os nanosensores em três locais diferentes do cérebro do rato:hipocampo, amígdala, e córtex. Após a estimulação elétrica no hipocampo, o EEG e as respostas ópticas dos nanosensores nos locais injetados foram registrados simultaneamente. Interessantemente, o K externo ⁺ a concentração aumenta do hipocampo para a amígdala e córtex ao longo do tempo em crises focais, enquanto aumenta quase simultaneamente nas três regiões do cérebro em convulsões generalizadas. Esses resultados estão de acordo com a visão amplamente aceita de que a estimulação elétrica no hipocampo envolve primeiro a área cerebral adjacente e depois se propaga por todo o cérebro.

p Hyeon Taeghwan, diretor do IBS Center for Nanoparticle Research (Distinguished Professor da Seoul National University) e principal autor das notas do estudo, "O desenvolvimento desses nanosensores pode facilitar o diagnóstico e a terapia, diminuindo a necessidade de cirurgia. Idealmente, esses nanossensores também podem transportar drogas antiepilépticas para serem liberadas nos pontos certos do cérebro onde as crises se originaram. "