Ultrasensitive and selective real-time detection of neurotransmitters for brain-on-a-chip applications

Julkaisun otsikon käännös: Ultraherkät ja selektiiviset anturit hermovälittäjäaineiden reaaliaikaiseen mittaamiseen aivosiruteknologiassa

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Neurologiset sairaudet ovat vuosittain osallisena jopa 10 miljoonassa kuolemassa ja määrän odotetaan kasvavan ikääntyvän väestön lisääntyessä. Toistaiseksi saatavilla on ainoastaan oireita lievittäviä lääkkeitä, eikä sairauksia parantavia kohdennettuja lääkkeitä ole pystytty kehittämään. Vaikka eläinkokeissa onkin saatu lupaavia tuloksia kohdennettujen lääkkeiden käytöstä neurologisten sairauksien hoidossa, niiden tuloksia ei ole pystytty toistamaan ihmisissä. Haasteet kokeiden toistamisessa selittyvät muun muassa eroilla ihmisen ja koe-eläimen genomissa sekä hermostossa itsessään, minkä vuoksi tauti- ja lääketutkimuksessa olisi optimaalisinta käyttää ihmisen hermoston soluja. Aivo-organoidien ja muidenkin aivomallien käyttöön lääketutkimuksessa liittyy kuitenkin monia vaikeuksia, joista merkittävin kytkeytyy organoidien karakterisoimisen hitauteen. Mikäli organoidien vastetta eri lääkeaineille ei voida karakterisoida riittävän nopeasti tai monipuolisesti, lääkkeiden kehitys hidastuu merkittävästi. Sähkökemiallisia mittauksia voidaan hyödyntää organoidien olotilan tutkimisessa, erityisesti kun tavoitteena on tutkia tiettyä hermosolutyyppiä kaikkien solutyyppien joukosta. Sähkökemiallisia mittauksia kuitenkin vaikeuttaa elatusaineiden aiheuttama elektrodien likaantuminen, joka pienentää sensoreiden herkkyyttä merkittävästi. Tässä väitöskirjassa kehitettiin yksiseinämäisistä hiilinanoputkista valmistettuja sähkökemiallisia antureita hermovälittäjäaineiden reaaliaikaiseen mittaamiseen monimutkaisista aivo-malleista. Koska ihmisaivoja mahdollisimman tarkasti mallintavat aivomallit ovat erittäin herkkiä ympäristön vaikutuksille, sensorimateriaalien täytyy olla äärimmäisen bioyhteensopivia. Muutoin soluviljelmät muuttuvat epänormaaleiksi tai äärimmäisissä tapauksissa jopa tuhoutuvat kokonaan. Tässä väitöskirjassa havaittiin, että yksiseinämäisistä hiilinanoputkista tehdyt elektrodit mahdollistivat myös kaikkein herkimpienkin in vitro aivomallien selviytymisen elektrodin päällä. Biologisissa koejärjestelyissä käytetyistä karakterisointitekniikoista suurin osa perustuu käänteiseen mikroskopiaan, eli objektiivi sijaitsee näytteen alapuolella. Tämän vuoksi myös elektrodin olisi oltava läpinäkyvä, jotta sen päällä olevia aivomalleja voitaisiin tutkia mikroskopian menetelmin. Sähkökemiallisissa antureissa käytetyistä materiaaleista vain murto-osa on läpinäkyviä. Yksiseinämäisistä hiilinanoputkista voidaan kuitenkin valmistaa sähköisesti johtavia kalvoja yli 90 % läpinäkyvyydellä, kuten tässä väitöskirjassa on osoitettu. Yksiseinämäisistä hiilinanoputkista tehdyt ohutkalvot ovatkin siten hyvin ainutlaatuinen elektrodimateriaali, täyttäen kaikki aivosiru-teknologian vaatimukset.
Julkaisun otsikon käännösUltraherkät ja selektiiviset anturit hermovälittäjäaineiden reaaliaikaiseen mittaamiseen aivosiruteknologiassa
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Laurila, Tomi, Vastuuprofessori
  • Airavaara, Mikko, Ohjaaja, Ulkoinen henkilö
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-1854-4
Sähköinen ISBN978-952-64-1855-1
TilaJulkaistu - 2024
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • aivosiru
  • hermovälittäjäaine
  • sähkökemia
  • anturi
  • läpinäkyvä
  • dopamiini

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Ultraherkät ja selektiiviset anturit hermovälittäjäaineiden reaaliaikaiseen mittaamiseen aivosiruteknologiassa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä