Emisión de fotones activada por ultrasonido in situ para la optogenética no invasiva

Área de la Ciencia:

• La neurociencia
• Biotecnología
• Imágenes médicas

Sus antecedentes:

• La optogenética ofrece un control preciso del circuito neuronal, pero se enfrenta a desafíos en la entrega de luz no invasiva al cerebro.
• El ultrasonido enfocado (FUS) puede generar luz a través de la mecanioluminiscencia, pero faltan sistemas de fase líquida biocompatibles para la optogenética.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un sistema de mecanioluminiscencia de fase líquida biocompatible para la optogenética espacio-temporal no invasiva utilizando ultrasonido enfocado.
• Para crear nanopartículas de liposomas capaces de emitir fotones desencadenados por FUS para la activación neuronal.

Principales métodos:

• Se sintetizaron nanopartículas de liposomas (Lipo @ IR780 / L012) para la mecanioluminiscencia desencadenada por FUS.
• Los experimentos in vitro evaluaron la emisión de luz y la activación de las células que expresan opsin bajo FUS.
• Los estudios in vivo evaluaron la activación neural no invasiva y el control motor en modelos animales.

Principales resultados:

• Las nanopartículas de liposomas demostraron una emisión de luz azul sincronizada y estable bajo irradiación FUS.
• In vitro, el FUS desencadenó con éxito la emisión de luz y activó las células que expresan opsin.
• In vivo, la estimulación optogenética no invasiva de las neuronas de la corteza motora indujo movimientos reversibles de las extremidades.

Conclusiones:

• Las nanopartículas de liposomas proporcionan una plataforma novedosa para la mecanioluminiscencia desencadenada por FUS, lo que permite la optogenética no invasiva.
• Esta tecnología ofrece una solución prometedora para la modulación precisa de circuitos neuronales con alta resolución temporal y biocompatibilidad.
• El sistema desarrollado tiene aplicaciones potenciales en la investigación de la neurociencia y el desarrollo de interfaces avanzadas cerebro-computadora.