나노 센서는 뇌와 같은 분자 표적을 비롯해 수많은 응용 분야에서 정보 수집에 사용되고 있다. 신경전달 물질은 뇌 깊은 곳에서 발견되는 화학 작용을 통해 뇌 기능을 제어한다. 미국 캘리포니아 버클리 대학 연구진은 뇌가 어떻게 작동하는지 정확히 이해하고자 나노센서를 개발하고 있다.
2017년 10월 29일에서 11월3일까지, 미국 플로리다 주 템파시에서 열린 AVS 64차 국제 심포지엄 및 전시회에서, Markita del Carpio Landry 박사팀은 뇌 속 신경전달 물질인 도파민의 이미지화에 사용되는 근적외선 광학 나노센서의 디자인과 응용에 대해 연구 결과를 발표했다.
Landry 박사는 뇌 화학을 위한 센서 개발은 우울증과 불안과 같은 뇌 화학의 불균형에 기초한 질병을 진단하는 방법으로 변형되는 흥미로운 연구 분야라고 말했다.
연구팀이 개발한 나노센서는 탄소나노튜브와 생체 모방 합성 고분자와 음파를 결합해서 만든 것으로, 선택된 저분자 타깃을 인식할 수 있도록 제작된 것이다. 기존에 제작된 센서는 특별한 신경전달 물질의 타깃이 존재하면 형광 신호를 생성하도록 한 것이다. 연구팀은 시간에 따른 형광 강도를 직접적으로 정량할 수 있다고 말했다.
연구진은 이번에 개발한 나노센서를 이용해 뇌화학이 항우울제에 어떻게 반응하는지를 조사했다고 밝혔다. 연구진은 이번 연구가 항정신병제 및 항우울제의 작동 원리와 부작용을 이해하는데도 도움이 될 것이라고 말했다.
뇌화학을 평가하는 간단한 방법은 연구 및 임상 응용 모두 바람직하다. 암이나 당뇨병과 같은 질환은 혈액 검사 같은 방법을 통해 혈액이나 조직 화학의 불균형 정도를 정량적으로 측정할 수 있지만, 뇌 화학을 평가하기 위해 뇌에서 시료를 취하는 것은 비현실적이다.
따라서 연구팀은 나노센서를 이용해서 뇌 안에 있는 신경 전달 물질의 농도와 뇌조직 및 두개골을 통해 신호를 전달할 수 있도록 하기 위한 매우 어려운 과제에 중점을 두고 있다고 밝혔다. 연구진은 뇌 조직 깊은 곳에 있는 신경 전달 물질 도파민의 이미지를 얻기 위해, “이중 적외선 여기 방출”형태의 새로운 현미경을 만들고 있다고 덧붙였다.
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