विधि पर प्रकाश डाला सकता नाइट्रिक ऑक्साइड की भूमिका में तंत्रिका, संचार, और प्रतिरक्षा प्रणाली — ScienceDaily


नाइट्रिक ऑक्साइड एक महत्वपूर्ण संकेत अणु है, शरीर में एक भूमिका के साथ निर्माण में तंत्रिका तंत्र के कनेक्शन के लिए योगदान है कि सीखने और स्मृति है । यह भी कार्यों का एक दूत के रूप में हृदय और प्रतिरक्षा प्रणाली.

लेकिन यह मुश्किल हो गया है, शोधकर्ताओं के लिए अध्ययन करने के लिए कि क्या वास्तव में अपनी भूमिका है, इन प्रणालियों में है और यह कैसे कार्य करता है । क्योंकि यह एक गैस है, वहाँ किया गया है कोई व्यावहारिक रास्ता सीधा करने के लिए यह करने के लिए विशिष्ट व्यक्तिगत कोशिकाओं का पालन करने के लिए अपने प्रभाव । अब, एक टीम के वैज्ञानिकों और इंजीनियरों एमआईटी में और कहीं और एक रास्ता मिल गया है पैदा करने के लिए गैस पर ठीक लक्षित स्थानों, शरीर के अंदर संभावित उद्घाटन नई लाइनों के अनुसंधान पर यह आवश्यक अणु के प्रभाव.

निष्कर्षों को रिपोर्ट कर रहे हैं जर्नल में प्रकृति नैनोमें , एक पत्र के द्वारा एमआईटी प्रोफेसरों Polina Anikeeva, Karthish Manthiram, और Yoel गुप्तचर; स्नातक छात्र Jimin पार्क; postdoc Kyoungsuk जिन; और 10 अन्य लोगों पर एमआईटी और ताइवान, जापान और इजराइल.

“यह एक बहुत ही महत्वपूर्ण यौगिक,” Anikeeva कहते हैं. लेकिन बाहर figuring के बीच संबंधों के वितरण के नाइट्रिक ऑक्साइड के लिए विशेष रूप से कोशिकाओं और synapses, और जिसके परिणामस्वरूप उच्च स्तर पर प्रभाव सीखने की प्रक्रिया मुश्किल हो गया है. अब तक, सबसे अधिक अध्ययन करने के लिए सहारा है पर देख रहे हैं, प्रणालीगत प्रभाव से बाहर दस्तक जीन के उत्पादन के लिए जिम्मेदार एंजाइम शरीर का उपयोग करता है का उत्पादन करने के लिए नाइट्रिक ऑक्साइड जहां यह आवश्यक है के रूप में एक दूत है ।

लेकिन उस दृष्टिकोण के साथ, वह कहते हैं, “बहुत से जानवर बल. यह एक हथौड़ा प्रणाली के लिए कर रहे हैं, क्योंकि यह दस्तक बाहर से न सिर्फ एक विशिष्ट क्षेत्र के लिए, चलो कहते हैं कि मस्तिष्क में है, लेकिन आप अनिवार्य रूप से यह दस्तक से बाहर पूरे जीव, और यह हो सकता है अन्य साइड इफेक्ट है।”

दूसरों की कोशिश की है परिचय यौगिकों शरीर में जारी है कि नाइट्रिक ऑक्साइड के रूप में वे विघटित, उत्पादन कर सकते हैं जो कुछ हद तक अधिक स्थानीय प्रभाव है, लेकिन ये अभी भी बाहर फैला है, और यह एक बहुत ही धीमी गति से और अनियंत्रित प्रक्रिया है ।

टीम के समाधान का उपयोग करता है एक बिजली के वोल्टेज ड्राइव करने के लिए प्रतिक्रिया पैदा करता है कि नाइट्रिक ऑक्साइड. यह इसी तरह की है करने के लिए क्या हो रहा है पर एक बहुत बड़े पैमाने के साथ कुछ औद्योगिक विद्युत उत्पादन प्रक्रियाओं कर रहे हैं, जो अपेक्षाकृत मॉड्यूलर और चलाया हुआ है, सक्षम करने से स्थानीय और मांग पर रासायनिक संश्लेषण. “हम ले लिया है कि अवधारणा और कहा, तुम जानते हो क्या? आप कर सकते हैं तो स्थानीय और इसलिए मॉड्यूलर के साथ एक विद्युत रासायनिक प्रक्रिया है कि आप भी यह कर सकते हैं के स्तर पर सेल,” Manthiram कहते हैं. “और मुझे लगता है कि क्या और भी अधिक रोमांचक के बारे में यह है कि अगर आप का उपयोग बिजली क्षमता के साथ, आप की क्षमता है शुरू करने के लिए उत्पादन और उत्पादन बंद एक दिल की धड़कन में.”

टीम की प्रमुख उपलब्धि था के लिए एक रास्ता खोजने के इस तरह electrochemically नियंत्रित प्रतिक्रिया करने के लिए संचालित किया जा सकता कुशलता से और चुनिंदा पर nanoscale. के लिए आवश्यक है कि एक उपयुक्त खोजने के उत्प्रेरक सामग्री उत्पन्न कर सकता है कि नाइट्रिक ऑक्साइड से एक सौम्य अग्रदूत सामग्री. उन्होंने पाया कि नाइट्राइट की पेशकश की एक होनहार अग्रदूत के लिए विद्युत नाइट्रिक ऑक्साइड पीढ़ी.

“हम विचार के साथ आया था बनाने के लिए एक सिलवाया नैनो पार्टिकल को उत्प्रेरित करने के लिए प्रतिक्रिया,” जिन कहते हैं । वे पाया है कि एंजाइम है कि उत्प्रेरित नाइट्रिक ऑक्साइड पीढ़ी प्रकृति में लोहे के होते हैं-सल्फर केन्द्रों. से प्रेरणा ड्राइंग, इन एंजाइमों, वे तैयार एक उत्प्रेरक है कि के शामिल नैनोकणों के लौह सल्फाइड, को सक्रिय करता है जो नाइट्रिक ऑक्साइड के उत्पादन की प्रतिक्रिया की उपस्थिति में एक बिजली के क्षेत्र और नाइट्राइट. आगे डोपिंग इन नैनोकणों के साथ प्लेटिनम, टीम में सक्षम था, को बढ़ाने के लिए उनके electrocatalytic दक्षता.

को miniaturize का electrocatalytic करने के लिए सेल के पैमाने पर जैविक कोशिकाओं, टीम बनाया गया है, कस्टम फाइबर युक्त सकारात्मक और नकारात्मक microelectrodes है, जो कर रहे हैं के साथ लेपित लोहे सल्फाइड नैनोकणों, और एक microfluidic चैनल के वितरण के लिए सोडियम नाइट्राइट, अग्रदूत सामग्री. जब मस्तिष्क में प्रत्यारोपित, इन तंतुओं सीधा अग्रदूत साबित करने के लिए विशिष्ट न्यूरॉन्स. तो प्रतिक्रिया कर सकते हैं पर सक्रिय हो जाएगा electrochemically, के माध्यम से इलेक्ट्रोड में एक ही फाइबर, उत्पादन के एक त्वरित फट नाइट्रिक ऑक्साइड के ठीक उस स्थान पर इतना है कि इसके प्रभाव से दर्ज किया जा सकता है वास्तविक समय में.

एक परीक्षण के रूप में, वे इस्तेमाल किया प्रणाली में एक कृंतक मॉडल को सक्रिय करने के लिए एक मस्तिष्क क्षेत्र है कि जाना जाता है होना करने के लिए एक इनाम केंद्र के लिए प्रेरणा और सामाजिक संपर्क, और एक भूमिका निभाता है कि लत में. उन्होंने दिखाया है कि यह वास्तव में उत्तेजित उम्मीद संकेत प्रतिक्रियाओं का प्रदर्शन, इसकी प्रभावशीलता.

Anikeeva यह कहते हैं “होगा एक बहुत ही उपयोगी जैविक अनुसंधान मंच है, क्योंकि अंत में, लोगों को होगा के लिए एक तरह की भूमिका का अध्ययन नाइट्रिक ऑक्साइड के स्तर पर एकल कक्षों में, पूरे जीवों कर रहे हैं कि कार्यों का प्रदर्शन.” वह बताते है कि वहाँ कुछ कर रहे हैं कि विकारों के साथ जुड़े रहे हैं के अवरोधों नाइट्रिक ऑक्साइड संकेतन मार्ग है, तो अधिक विस्तृत अध्ययन के लिए कैसे इस मार्ग से संचालित करने में मदद कर सकता का नेतृत्व करने के लिए उपचार.

विधि हो सकता है generalizable, पार्क कहते हैं, एक तरीके के रूप में उत्पादन के अन्य अणुओं के जैविक ब्याज एक जीव के भीतर. “अनिवार्य रूप से हम कर सकते हैं अब है, यह वास्तव में स्केलेबल और छोटी रास्ता उत्पन्न करने के लिए कई अणु, के रूप में लंबे समय के रूप में हम उपयुक्त खोजने उत्प्रेरक, और के रूप में लंबे समय के रूप में हम पाते हैं एक उपयुक्त शुरू करने यौगिक है कि यह भी सुरक्षित है।” इस दृष्टिकोण पैदा करने के लिए संकेतन अणुओं में सीटू सकता है व्यापक अनुप्रयोगों में बायोमेडिसिन, वह कहते हैं.

“हमारे समीक्षक इस पांडुलिपि के लिए बाहर बताया है कि यह कभी नहीं किया गया किया है-इलेक्ट्रोलिसिस में एक जैविक प्रणाली कभी नहीं किया गया करने के लिए leveraged नियंत्रण जैविक समारोह,” Anikeeva कहते हैं. “तो, यह अनिवार्य रूप से एक क्षेत्र की शुरुआत कर सकता है कि संभावित रूप से बहुत उपयोगी हो करने के लिए” अध्ययन के अणुओं दिया जा सकता है कि सटीक स्थान और समय में, अध्ययन के लिए तंत्रिका जीव विज्ञान में या किसी अन्य जैविक कार्य करता है । क्षमता है कि बनाने के लिए अणुओं की मांग पर शरीर के अंदर उपयोगी हो सकता है क्षेत्रों में इस तरह के रूप में इम्यूनोलॉजी या कैंसर अनुसंधान के साथ, वह कहते हैं.

परियोजना शुरू कर दिया है एक परिणाम के रूप में एक मौका बातचीत के बीच पार्क और जिन रहे थे, जो दोस्तों में काम कर रहे विभिन्न क्षेत्रों — तंत्रिका जीव विज्ञान और electrochemistry. उनकी प्रारंभिक आकस्मिक विचार विमर्श समाप्त करने के लिए अग्रणी, एक पूर्ण विकसित के बीच सहयोग के कई विभागों. लेकिन आज के बंद के नीचे दुनिया, जिन कहते हैं, इस तरह का मौका मुठभेड़ों और बातचीत हो गए हैं कम होने की संभावना है. “के संदर्भ में कितना दुनिया बदल गया है, अगर यह थे इस युग में जो हम कर रहे हैं सभी एक दूसरे से अलग नहीं है, और 2018 में, वहाँ कुछ संभावना है कि इस सहयोग से हो सकता है सिर्फ कभी नहीं हुआ है.”



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