基于无重金属光子向上转换纳米粒子的体内光遗传学
Masanori Uji1, Jumpei Kondo1, Chikako Hara-Miyauchi2,3
1Department of Applied Chemistry, Graduate School of Engineering and Center for Molecular Systems (CMS), Kyushu University, 744 Moto-oka, Nishi-ku, Fukuoka, 819-0395, Japan.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|September 23, 2024
概括
研究人员为光遗传学开发了无重金属纳米粒子. 这些生物相容的纳米乳液将红光转化为蓝光,使得在体内没有有毒元素的情况下能够精确控制神经系统.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 神经科学是一个神经科学.
背景情况:
- 光子上转换 (UC) 对于体内光遗传学至关重要,通常使用兰化物无机纳米粒子.
- 目前的方法受到重金属使用和缺乏生物相容的替代品的限制.
研究的目的:
- 为了证明第一个in vivo光遗传学应用使用生物相容,无重金属的三倍三倍灭绝上转化 (TTA-UC) 纳米乳液.
- 为高效的TTA-UC开发新型有机敏感剂,并创建强大的,水可分散的纳米颗粒.
主要方法:
- 合成了一种新的有机热激活延迟光 (TADF) 敏感剂 (一种改二化的胺衍生物),以提高系统间交叉和TTA-UC效率.
- 使用生物相容的表面活性剂和甲基酸盐配制的TTA-UC纳米颗粒,确保水中的分散性和耐氧性.
- 结合TTA-UC纳米粒子与基因组工程技术 (可光激活的Cre-重组酶,PA-Cre) 进行蓝光介导的基因表达.
主要成果:
- 通过使用新型无重金属有机敏感剂,从红色/NIR到蓝光实现了高效的TTA-UC.
- 在体外和体内都使用开发的TTA-UC纳米粒子和PA-Cre系统在神经元中成功表达了Cre-reporter EGFP表达.
- TTA-UC纳米颗粒表现出极好的水分散性和耐氧性.
结论:
- 建立了一个新的无重金属,完全有机的TTA-UC系统,用于体内光遗传学.
- 这一突破使深层组织的神经活动控制成为可能,为治疗干预开辟了新的途径,而不需要依赖有毒重金属.
- 开发的TTA-UC纳米乳液为先进的光遗传应用提供了一个有前途的,生物相容的平台.
