Nanosensores para estudiar la actividad neuronal
Las membranas de las células separan los fluidos internos y externos y crean gradientes eléctricos y químicos que impulsan los procesos de emisión de señales. Uno de los principales neurotransmisores o sustancias químicas responsables de transmitir la información del sistema nervioso entre células es el glutamato. El enlace del glutamato con las membranas celulares puede inducir cambios en la tensión (potencial) que indican actividad neuronal. Un grupo de investigadores financiados por el proyecto VSNS («Nanopartículas resonantes con plasmones sensibles a la tensión: nuevos nanotransductores de la actividad neuronal») pretendía desarrollar nanotransductores sensibles a la tensión (VSN) para monitorizar a largo plazo el potencial de las membranas, a fin de superar las dificultades inherentes al uso de los tintes tradicionales sensibles a la tensión. Estas tecnologías podrían ser clave para desarrollar tratamientos para enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer. Las nanopartículas (NP) resonantes con plasmones son nanopartículas metálicas que dispersan la luz con una eficacia notable gracias a la resonancia (oscilación) colectiva de los electrones conductores del metal. Dentro del proyecto, se desarrollaron distintas nanopartículas/nanovarillas (NP/NR) resonantes con plasmones que actuaban como nanonsensores de tensión, junto con los protocolos para enlazarlas con las membranas. Además, el equipo desarrolló un método para ligar y detectar el glutamato del neurotransmisor como indicador de la actividad neuronal. La espectroscopía con nanopartículas únicas permite obtener información sobre procesos fundamentales que relacionan los cambios en la resonancia con plasmones de las nanopartículas ligadas a las membranas (NPPR) con medidas del potencial de las membranas. Mediante el control simultáneo del potencial de la membrana neuronal y la captación óptica de imágenes, los investigadores estudiaron los VSN ligados a membranas en neuronas de cultivo y en cortes de tejido cortical. Finalmente, una configuración de microscopía de campo oscuro y microscopía de lente térmica (TLM) debería ser especialmente útil para estudiar las variaciones de intensidad, longitud de onda y fase de la luz dispersada por NP/NR ligados a neuronas, en preparaciones como los cortes de tejido que generan una dispersión significativa. Los resultados del proyecto VSNS presentan grandes posibilidades de uso en el estudio de los procesos de las enfermedades neurodegenerativas y también abren la puerta a nuevas aplicaciones en biosensores y optoelectrónica.