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生物體的嗅覺具有非常高的敏感度和選擇性，在復(fù)雜的動態(tài)環(huán)境表現(xiàn)的性能明顯優(yōu)于化學(xué)工程傳感器。因此，如何實用生物系統(tǒng)構(gòu)筑傳感器受到人們的關(guān)注和興趣。但是優(yōu)于電極的數(shù)量和放置位置難以優(yōu)化，導(dǎo)致從生物系統(tǒng)的神經(jīng)信號讀取信息變得非常困難。

有鑒于此，圣路易斯華盛頓大學(xué)Srikanth Singamaneni、Baranidharan Raman等通過納米調(diào)控方法調(diào)節(jié)神經(jīng)從而增強(qiáng)化學(xué)傳感器，改善讀取神經(jīng)信息過程的缺點(diǎn)。

本文要點(diǎn)：

（1）

通過利用納米結(jié)構(gòu)光熱效應(yīng)，基于需要釋放特定的神經(jīng)劑，能夠改善昆蟲的嗅覺系統(tǒng)的問詢區(qū)域的氣味誘發(fā)以及對氣味的識別。我們展示納米材料改善神經(jīng)調(diào)節(jié)簡單無脊椎動物（蝗蟲和美洲錐蟲）嗅覺系統(tǒng)的神經(jīng)信號。基于PDA（聚多巴胺）光熱納米效應(yīng)，開發(fā)了兩種能夠通過神經(jīng)調(diào)節(jié)增強(qiáng)嗅覺的方法：生物兼容并且能夠生物降解的介孔SiO₂包覆聚多巴胺（mSiO₂@PDA NPs）作為光熱納米粒子實現(xiàn)對神經(jīng)的光熱調(diào)控；在神經(jīng)靶向位點(diǎn)通過釋放存儲于核殼納米結(jié)構(gòu)中的神經(jīng)調(diào)控因子。

（2）

通過這種非基因的納米神經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)制，說明昆蟲大腦內(nèi)部的電極在隨機(jī)的問詢部位能夠產(chǎn)生增強(qiáng)的氣味識別能力。

參考文獻(xiàn)

Gupta, P., Chandak, R., Debnath, A. et al. Augmenting insect olfaction performance through nano-neuromodulation. Nat. Nanotechnol. (2024)

DOI: 10.1038/s41565-023-01592-z

https://www.nature.com/articles/s41565-023-01592-z