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Nei topi ha rilevato il rilascio del neurotrasmettitore catecolamina nel cervello dopo l’assunzione di cioccolato in pochi secondi e un aumento di serotonina nel colon dopo un’ora.
In un articolo pubblicato su Nature è descritto un sensore che imita i tessuti che può essere utilizzato per il monitoraggio in tempo reale delle molecole dei neurotrasmettitori sia nel cervello che nell’intestino.
La potenza di questo sensore è stata mostrata studiando la comunicazione cervello-intestino nei topi. Il dispositivo può avere il potenziale per eseguire il rilevamento biomolecolare in altri organi molli in tutto il corpo.
I neurotrasmettitori svolgono ruoli essenziali in vari processi e sistemi nel corpo umano e il monitoraggio delle dinamiche dei neurotrasmettitori è importante per comprendere le comunicazioni tra i neuroni e i loro obiettivi.
Ma gli strumenti per studiare la segnalazione biochimica negli animali viventi e nei corpi umani rimangono limitati e poco sviluppati. Le sonde attuali sono solitamente rigide e fragili, portando a guasti precoci del dispositivo o a una grave risposta infiammatoria, specialmente negli organi che si muovono costantemente come il cervello e l’intestino.
Per affrontare questa sfida, Zhenan Bao, Xiaoke Chen e colleghi della Stanford University hanno progettato un sensore elettrochimico a base di grafene morbido ed estensibile, chiamato “NeuroString”, che può rilevare simultaneamente e selettivamente più neurotrasmettitori nel cervello e nell’intestino in tempo reale.
Gli autori hanno scoperto che NeuroString può rilevare i segnali dei neurotrasmettitori fino a 16 settimane nei topi, dimostrando un’eccezionale stabilità per il rilevamento neurochimico a lungo termine.
In un esperimento gli autori hanno utilizzato i sensori NeuroString per misurare i cambiamenti nelle concentrazioni di neurotrasmettitori nel cervello e nell’intestino di un topo dopo averlo alimentato con cioccolato.
La catecolamina e la 5-HT (serotonina) sono entrambi importanti neurotrasmettitori coinvolti nella regolazione dei processi cognitivi e della funzione intestinale. Hanno rilevato il rilascio di catecolamina nel cervello dopo l’assunzione di cioccolato in pochi secondi e un aumento di 5-HT nel colon è stato osservato dopo circa 30-60 minuti, che è coerente con il tipico tempo di transito del cibo attraverso il tratto gastrointestinale.
Il risultato ha mostrato il potenziale dell’utilizzo di NeuroString per comprendere le dinamiche dei neurotrasmettitori e i loro ruoli nell’asse cervello-intestino.
Sono previsti ulteriori sviluppi per consentire a NeuroString di rilevare diverse molecole con una migliore selettività. Combinando la sua eccellente compatibilità biologica e sensibilità, la piattaforma NeuroString potrebbe essere un potente strumento per studiare la dinamica di varie biomolecole di segnalazione e segnali elettrofisiologici in tutto il corpo nei primati.
Foto: Jinxing Li, Zhenan Bao, Stanford University
