麻省理工学院的安妮·特拉顿 麻省理工学院的工程师已经开发出磁性纳米粒子(白色方块所示)，可以刺激肾上腺产生肾上腺素和皮质醇等应激激素
学分:麻省理工学院 肾上腺素和皮质醇等应激激素的异常水平与多种精神健康障碍有关，包括抑郁症和创伤后应激障碍(PTSD)
麻省理工学院的研究人员现在已经设计出一种方法，利用磁性纳米粒子远程控制这些激素从肾上腺的释放
研究人员说，这种方法可以帮助科学家更多地了解激素释放如何影响心理健康，并最终提供一种治疗激素相关疾病的新方法
麻省理工学院材料科学与工程、大脑和认知科学教授波琳娜·阿尼基瓦说:“我们正在研究如何通过调节外周器官功能来研究并最终治疗压力障碍，而不是对中枢神经系统进行高度侵入性的治疗。”
为了实现对激素释放的控制，阿尼基瓦小组的麻省理工学院博士后德克·罗森菲尔德开发了可以注射到肾上腺的特殊磁性纳米粒子
当暴露在弱磁场中时，粒子会轻微升温，激活热响应通道，从而触发激素释放
这种技术可以用于以最小的侵入性刺激身体深处的器官
阿尼基瓦和明尼苏达大学精神病学助理教授、麻省理工学院皮考尔学习和记忆研究所前研究员阿利克·威芝是这项研究的资深作者
罗森菲尔德是这篇论文的主要作者，这篇论文发表在今天的《科学进展》杂志上
控制荷尔蒙 阿尼奇瓦的实验室此前已经设计出了几种新型磁性纳米材料，包括能够在精确时间内在身体特定部位释放药物的粒子
在新的研究中，研究小组希望探索通过操纵中枢神经系统以外的器官，但通过激素释放来影响大脑的想法
一个众所周知的例子是调节哺乳动物应激反应的下丘脑-垂体-肾上腺轴
肾上腺分泌的激素，包括皮质醇和肾上腺素，在抑郁、压力和焦虑中起着重要作用
“如果我们能够学会调节那些局部回路，而不是回到中枢神经系统的全局回路，一些我们认为神经系统的疾病可能可以从外围治疗，”阿尼基瓦说，他是麻省理工学院电子研究实验室和麦戈文大脑研究所的成员
作为刺激激素释放的目标，研究人员决定采用控制钙流入肾上腺细胞的离子通道
这些离子通道可以被各种刺激激活，包括热
当钙通过开放的通道流入肾上腺细胞时，细胞开始分泌激素
“如果我们想调节这些激素的释放，我们需要能够从本质上调节钙进入肾上腺细胞，”罗森菲尔德说
与阿尼基瓦小组以前的研究不同，在这项研究中，磁热刺激被用来调节细胞的功能，而不需要人工引入任何基因
为了刺激这些天然存在于肾上腺细胞中的热敏通道，研究人员设计了由磁铁矿制成的纳米颗粒，磁铁矿是一种氧化铁，可以形成约1/5000人头发厚度的微小磁性晶体
在老鼠身上，他们发现这些颗粒可以直接注射到肾上腺中，并在那里保持至少六个月
当老鼠暴露在一个弱磁场中时——大约50毫特斯拉，比磁共振成像(MRI)使用的磁场弱100倍——粒子被加热约6摄氏度，足以触发钙通道打开，而不会损坏任何周围组织
他们靶向的热敏通道，称为TRPV1，存在于全身许多感觉神经元中，包括疼痛受体
辣椒素可以激活TRPV1通道，辣椒素是一种有机化合物，可以给辣椒提供热量，同时也可以通过温度激活TRPV1通道
它们在哺乳动物物种中被发现，并且属于对热也敏感的许多其他通道的一个家族
这种刺激引发了激素激增——皮质醇产量翻倍，去甲肾上腺素增加约25%
这导致动物的心率显著增加
治疗压力和疼痛 研究人员现在计划使用这种方法来研究激素释放是如何影响创伤后应激障碍和其他疾病的，他们说，最终这种方法可以用于治疗这些疾病
研究人员说，这种方法将为潜在的治疗提供一种侵入性小得多的替代方法，这种方法包括植入一种医疗设备来电刺激激素的释放，而这种方法在肾上腺等器官中是不可行的，因为肾上腺是柔软的，血管丰富
这种策略有希望的另一个领域是疼痛的治疗，因为在疼痛感受器中经常发现热敏离子通道
阿尼基瓦说:“能够用这种技术调节疼痛受体有可能使我们能够研究疼痛，控制疼痛，并在未来有一些临床应用，这有望为慢性疼痛提供药物或植入物的替代方案。”
随着对TRPV1在其他器官中存在的进一步研究，该技术有可能扩展到其他外周器官，如消化系统和胰腺
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