Nanodevices मस्तिष्क के लिए कर सकता है विफल करने के गठन अल्जाइमर सजीले टुकड़े — ScienceDaily


अल्जाइमर रोग छठे में मौत का प्रमुख कारण संयुक्त राज्य अमेरिका को प्रभावित करने, एक 10 लोग 65 की उम्र से अधिक. वैज्ञानिकों इंजीनियरिंग nanodevices को बाधित करने के लिए मस्तिष्क में प्रक्रियाओं के लिए नेतृत्व कि रोग ।

हैं, जो लोगों को अल्जाइमर रोग से प्रभावित है की एक विशिष्ट प्रकार, पट्टिका के बने आत्म इकट्ठे अणुओं बुलाया β-amyloid (Aß) पेप्टाइड्स, कि ऊपर का निर्माण मस्तिष्क में समय के साथ. इस buildup करने के लिए सोचा है के नुकसान के लिए योगदान तंत्रिका कनेक्टिविटी और कोशिका मृत्यु. शोधकर्ताओं ने अध्ययन कर रहे हैं तरीके को रोकने के लिए पेप्टाइड्स के गठन से इन खतरनाक सजीले टुकड़े को रोकने के क्रम में अल्जाइमर रोग के विकास में मस्तिष्क.

एक इन दोनों क्षेत्रों के अध्ययन में वैज्ञानिकों ने अमेरिका के ऊर्जा विभाग के (DOE) Argonne राष्ट्रीय प्रयोगशाला के साथ-साथ सहयोगियों में से विज्ञान और प्रौद्योगिकी संस्थान (KIST) और कोरिया उन्नत संस्थान की विज्ञान और प्रौद्योगिकी (KAIST), विकसित किया है करने के लिए एक दृष्टिकोण पट्टिका गठन को रोकने के द्वारा इंजीनियरिंग के लिए एक नैनो-आकार डिवाइस को दर्शाता है कि खतरनाक पेप्टाइड्स इससे पहले कि वे कर सकते हैं स्वयं को इकट्ठा.

Β-amyloid पेप्टाइड उत्पन्न के टूटने से एक amyloid अग्रदूत साबित प्रोटीन, का एक सामान्य घटक मस्तिष्क की कोशिकाओं ने कहा,” Rosemarie Wilton, एक आणविक जीवविज्ञानी में Argonne के बायोसाइंसेज प्रभाग है । “एक स्वस्थ मस्तिष्क, इन खारिज पेप्टाइड्स का सफाया कर रहे हैं.”

में दिमाग के विकास के लिए खतरा अल्जाइमर, हालांकि, मस्तिष्क को खत्म नहीं करता पेप्टाइड्स, उन्हें छोड़ने के लिए समूह में विनाशकारी सजीले टुकड़े हैं.

“विचार यह है कि, अंत में, एक घोल के हमारे nanodevices को इकट्ठा कर सकता पेप्टाइड्स के रूप में वे दूर गिर कोशिकाओं से-इससे पहले कि वे एक मौका मिलता है करने के लिए कुल,” जोड़ा गया ऐलेना Rozhkova, एक वैज्ञानिक Argonne के केंद्र के लिए Nanoscale सामग्री (CNM), एक डो कार्यालय के विज्ञान उपयोगकर्ता की सुविधा ।

सतह को सजाने

शोधकर्ताओं को कवर की सतह नई नैनो उपकरण के टुकड़े के साथ एक एंटीबॉडी-एक प्रकार का प्रोटीन-कि पहचानता है और बांध के लिए Aß पेप्टाइड्स. की सतह नैनो उपकरण गोलाकार है और असुरक्षित है, और इसकी खड्ड को अधिकतम उपलब्ध सतह क्षेत्र के लिए एंटीबॉडी को कवर करने के लिए. अधिक सतह क्षेत्र का मतलब है और अधिक क्षमता पर कब्जा करने के लिए चिपचिपा पेप्टाइड्स.

खोजने के लिए इष्टतम कोटिंग, वैज्ञानिकों ने पहली बार खोजा पिछला साहित्य की पहचान करने के लिए एंटीबॉडी है कि उच्च आत्मीयता के लिए Aß पेप्टाइड्स. यह महत्वपूर्ण था का चयन करने के लिए एक एंटीबॉडी को आकर्षित करती है कि पेप्टाइड्स लेकिन नहीं करने के लिए बाध्य अन्य अणुओं मस्तिष्क में. फिर, टीम के नेतृत्व में Wilton, उत्पादित एंटीबॉडी में बैक्टीरिया और परीक्षण में उनके प्रदर्शन.

एक पूर्ण एंटीबॉडी अणु जा सकता है अप करने के लिए एक कुछ दर्जन नैनोमीटर लंबे समय से है, जो बड़े के दायरे में नैनो. हालांकि, केवल एक अंश के एंटीबॉडी में शामिल है को आकर्षित करने के पेप्टाइड्स. करने के लिए अधिकतम प्रभावशीलता और क्षमता के nanodevices, विल्टन समूह उत्पादित छोटे टुकड़ों के एंटीबॉडी को सजाने के लिए नैनो उपकरण की सतह.

इंजीनियरिंग और परीक्षण नैनो उपकरण

वैज्ञानिकों CNM में निर्माण के आधार झरझरा गोलाकार nanodevices में से सिलिका, एक सामग्री है कि लंबे समय में इस्तेमाल किया गया जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों के कारण इसके लचीलेपन में संश्लेषण और अपने nontoxicity शरीर में. के साथ लेपित एंटीबॉडी टुकड़े, nanodevices पर कब्जा है और जाल Aß पेप्टाइड्स के साथ उच्च चयनात्मकता और ताकत है ।

“कई प्रयासों को रोकने के लिए अल्जाइमर पर ध्यान केंद्रित किया है बाधा एंजाइमों काटने से β-amyloid पेप्टाइड बंद की कोशिका की सतह,” कहा Rozhkova, जो नेतृत्व में परियोजना CNM. “हमारे उन्मूलन दृष्टिकोण और अधिक प्रत्यक्ष है. हम ले लिया है इमारत ब्लॉकों से नैनो और जीव विज्ञान के लिए इंजीनियर एक उच्च-क्षमता ‘पिंजरे’ है कि जाल पेप्टाइड्स और उन्हें साफ करता है मस्तिष्क से.”

CNM में, वैज्ञानिकों की प्रभावशीलता का परीक्षण किया उपकरणों के द्वारा की तुलना कैसे पेप्टाइड्स व्यवहार में अनुपस्थिति और उपस्थिति के nanodevices. का उपयोग कर इन विट्रो में संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (मंदिर), वे मनाया जाता है में एक उल्लेखनीय गिरावट पेप्टाइड एकत्रीकरण की उपस्थिति में nanodevices. वे आगे के विश्लेषण के साथ बातचीत का उपयोग कर confocal लेजर स्कैनिंग माइक्रोस्कोपी और microscale thermophoresis माप, दो अतिरिक्त तकनीक के लिए निस्र्पक बातचीत में nanoscale.

वैज्ञानिकों ने भी प्रदर्शन किया छोटे कोण एक्स-रे बिखरने का अध्ययन करने के लिए प्रक्रियाओं है कि बनाने के nanodevices झरझरा के दौरान संश्लेषण. शोधकर्ताओं ने प्रदर्शन किया एक्स-रे लक्षण, नेतृत्व Byeongdu ली, एक समूह के नेता में Argonne के एक्स-रे विज्ञान प्रभाग, पर beamline 12-आईडी-बी की प्रयोगशाला के उन्नत फोटॉन स्रोत (ए पी एस), एक डो कार्यालय के विज्ञान उपयोगकर्ता की सुविधा ।

इन अध्ययनों का समर्थन किया है कि मामला nanodevices पृथक पेप्टाइड्स से करने के लिए मार्ग एकत्रीकरण द्वारा 90 प्रतिशत से अधिक नियंत्रण की तुलना में सिलिका कणों के बिना एंटीबॉडी टुकड़े. हालांकि, उपकरणों अभी भी जरूरत प्रदर्शित करने के लिए उनकी प्रभावशीलता और सुरक्षा के भीतर कोशिकाओं और दिमाग.

Joonseok ली-जो मूल रूप से प्रस्तावित इस प्रयोग में Argonne के रूप में एक निर्देशक के Postdoctoral नियुक्त और का बीड़ा उठाया डिजाइन के लिए नैनो उपकरण — जारी रखा अध्ययन के चिकित्सीय क्षमता के इस डिवाइस पर KIST और KAIST.

“निर्देशक की Postdoctoral स्थिति है एक दुर्लभ अवसर की पेशकश की Argonne लिए अनुमति देता है कि अद्वितीय अनुसंधान परियोजनाओं और पार क्षेत्र सहयोग नहीं हो सकता है कि अन्यथा संभव हो सकता है,” ने कहा Rozhkova. “हम अविश्वसनीय मन लैब में करना चाहते हैं जो विषयों का पता लगाने नहीं है कि गिरावट के तहत एक पूर्वनिर्धारित अनुसंधान के क्षेत्र में और इस कार्यक्रम को प्रोत्साहित करती है, यह रचनात्मकता और नवाचार।”

में विवहे प्रयोगों — प्रयोगों में जगह ले ली कि जीवित कोशिकाओं-के द्वारा किया जाता है और अपने सहयोगियों से पता चला है कि nanodevices हैं nontoxic करने के लिए कोशिकाओं. वे भी की प्रभावशीलता का परीक्षण किया उपकरणों में चूहों के दिमाग के साथ अल्जाइमर का प्रदर्शन, लगभग 30 प्रतिशत दमन पट्टिका के गठन में दिमाग युक्त nanodevices की तुलना में नियंत्रित करने के लिए दिमाग. अनुसंधान चूहों पर आयोजित किया गया था पर KIST और KAIST में दक्षिण कोरिया के साथ उपयुक्त सरकार की मंजूरी के साथ ।

इस अध्ययन में संयुक्त ताकत के एंटीबॉडी इंजीनियरिंग और नैनो, दो की शक्ति डो उपयोगकर्ता सुविधाओं में Argonne और अभिनव सहयोग से उत्पन्न प्रयोगशाला के postdoctoral कार्यक्रम का पता लगाने के लिए एक तकनीकी दृष्टिकोण को रोकने के लिए अल्जाइमर.

का उपयोग कर एक समान दृष्टिकोण के साथ, वैज्ञानिकों ने यह भी हो सकता है करने में सक्षम जोड़ी सिलिका नैनोकणों के साथ अलग अलग है कि एंटीबॉडी लक्ष्य अणुओं से संबंधित अन्य neurodegenerative रोगों, इस तरह के रूप में Huntington रोग और पार्किंसंस रोग, जो भी शामिल असामान्य प्रोटीन एकत्रीकरण. झरझरा नैनोकणों हो सकता है आगे उन्नत में उपयोग के लिए इमेजिंग अनुप्रयोगों सहित फ्लोरोसेंट इमेजिंग और चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग.



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