Science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Het reukvermogen van sprinkhanen wordt versterkt met op maat gemaakte nanodeeltjes

Het idee, hoe goed ook, heeft een potentiële wegversperring.

"We zijn beperkt door het aantal elektroden en waar we ze kunnen plaatsen", zei Singamaneni. "Aangezien we slechts een gedeeltelijk signaal ontvangen, willen we dit signaal versterken. Dit is waar we ons tot warmte en neuromodulatie hebben gewend om het signaal dat we krijgen te versterken."

In het nieuwe onderzoek gebruikte het team twee strategieën om het vermogen van de sprinkhanen om geuren te detecteren te vergroten. Eerst creëerde het team een ​​biocompatibel en biologisch afbreekbaar polydopamine nanodeeltje dat licht omzet in warmte via een proces dat fotothermisch effect wordt genoemd.

De onderzoekers gebruikten deze nanogestructureerde materialen om de neurale respons in de hersenen van sprinkhanen op specifieke geuren te versterken en hun identificatie te verbeteren. Credit:Singamaneni-lab, Washington University

"Warmte beïnvloedt de diffusie", zei Raman. "Stel je voor dat je koude melk toevoegt aan hete koffie. Het idee is om de warmte die door nanostructuren wordt gegenereerd te gebruiken om lokaal bijvoorbeeld een nanoverwarmer te verwarmen en de neurale activiteit te verbeteren."

Ten tweede kunnen deze nanogestructureerde materialen worden gemaakt om chemicaliën te laden voor opslag. Ze moeten echter worden ingekapseld door een afdekmateriaal. Het team gebruikte een faseveranderingsmateriaal genaamd tetradecanol, dat vast is bij kamertemperatuur en overgaat in vloeistof bij verhitting. Bij verhitting zullen dezelfde nanoverwarmers de chemicaliën uitsijpelen die erin zijn opgeslagen, naast het genereren van warmte.

Singamaneni en het team bewaarden octopamine, een neuromodulator die betrokken is bij verschillende functies, en gaven dit op verzoek vrij. Meestal worden deze neuromodulatoren vrijgegeven op basis van de behoeften van het organisme. Met behulp van de nanogestructureerde verwarmingselementen werden ze echter op verzoek vrijgegeven om de neurale signalen te versterken.

"Onze studie presenteert een generieke strategie om op reversibele wijze neurale signalen te versterken op de hersenplaats waar we de elektroden plaatsen", aldus Raman.

"De nano-enabled neuromodulatiestrategie die we hebben ontwikkeld, opent nieuwe mogelijkheden om op maat gemaakte cyborg-chemische detectiebenaderingen te realiseren", zegt Prashant Gupta, een afgestudeerde student in het laboratorium van Singamaneni en eerste auteur van het artikel. "Deze aanpak zou een bestaande passieve aanpak, waarbij informatie eenvoudigweg wordt ingelezen, veranderen in een actieve aanpak, waarbij de mogelijkheden van de neurale circuits als basis voor informatieverwerking volledig worden benut."

Meer informatie: Prashant Gupta et al, Verbetering van de reukprestaties van insecten door middel van nano-neuromodulatie, Natuurnanotechnologie (2024). DOI:10.1038/s41565-023-01592-z

Journaalinformatie: Natuurnanotechnologie

Aangeboden door de Washington Universiteit in St. Louis




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wolverines keren decennia na bijna-uitroeiing in het Westen terug naar Colorado
  2. Differentiërende RNA & DNA-virussen
  3. Wetenschappers beperken, bestuderen Chinook in het herstelde leefgebied van de Snoqualmie-rivier
  4. Nieuwe aquacultuurtechnologie kan de wereldwijde voedselcrisis helpen verlichten met verrijkt zeewier
  5. Laboratorium- en natuurlijke stammen van darmbacteriën blijken vergelijkbare mutatieprofielen te hebben
  6. Gewassen evolueerden 10 millennia eerder dan gedacht
  7. EU stelt stemming over verlenging omstreden vergunning voor onkruidverdelger uit
  8. Japanse walvisjagers naar Antarctica
  9. Manitobas goudvleugelzangers:'s werelds laatste pure populatie die wordt geraakt door lokale en verre instandhoudingsproblemen

Wetenschap