Intravenous cocaine, morphine, and amphetamine preferentially increase extracellular dopamine in the "shell" as compared with the "core" of the rat nucleus accumbens.

The nucleus accumbens is considered a critical target of the action of drugs of abuse. In this nucleus a "shell" and a "core" have been distinguished on the basis of anatomical and histochemical criteria. The present study investigated the effect in freely moving rats of intravenous cocaine, amphetamine, and morphine on extracellular dopamine concentrations in the nucleus accumbens shell and core by means of microdialysis with vertically implanted concentric probes. Doses selected were in the range of those known to sustain drug self-administration in rats. Morphine, at 0.2 and 0.4 mg/kg, and cocaine, at 0.5 mg/kg, increased extracellular dopamine selectivity in the shell. Higher doses of cocaine (1.0 mg/kg) and the lowest dose of amphetamine tested (0.125 mg/kg) increased extracellular dopamine both in the shell and in the core, but the effect was significantly more pronounced in the shell compared with the core. Only the highest dose of amphetamine (0.250 mg/kg) increased extracellular dopamine in the shell and in the core to a similar extent. The present results provide in vivo neurochemical evidence for a functional compartmentation within the nucleus accumbens and for a preferential effect of psychostimulants and morphine in the shell of the nucleus accumbens at doses known to sustain intravenous drug self-administration.

Calcium signaling in a narrow somatic submembrane shell during synaptic activity in cerebellar Purkinje neurons.

Temporal and spatial changes in the intracellular Ca2+ concentration ([Ca2+]i) were examined in dendrites and somata of rat cerebellar Purkinje neurons by combining whole-cell patch-clamp recording and fast confocal laser-scanning microscopy. In cells loaded via the patch pipette with the high-affinity Ca2+ indicator Calcium Green-1 (Kd approximately 220 nM), a single synaptic climbing fiber response, a so-called complex spike, resulted in a transient elevation of [Ca2+]i that showed distinct differences among various subcellular compartments. With conventional imaging, the Ca2+ signals were prominent in the dendrites and almost absent in the soma. Confocal recordings from the somatic region, however, revealed steep transient increases in [Ca2+]i that were confined to a submembrane shell of 2- to 3-microns thickness. In the central parts of the soma [Ca2+]i increases were much slower and had smaller amplitudes. The kinetics and amplitudes of the changes in [Ca2+]i were analyzed in more detail by using the fast, low-affinity Ca2+ indicator Calcium Green-5N (Kd approximately 17 microM). We found that brief depolarizing pulses produced [Ca2+]i increases in a narrow somatic submembrane shell that resembled those seen in the dendrites. These results provide direct experimental evidence that the surface-to-volume ratio is a critical determinant of the spatiotemporal pattern of Ca2+ signals evoked by synaptic activity in neurons.

Síntese e caracterização de nanomateriais superparamagnéticos do tipo core-shell para aplicação em catálise e biomedicina

As diversas aplicações tecnológicas de nanopartículas magnéticas (NPM) vêm intensificando o interesse por materiais com propriedades magnéticas diferenciadas, como magnetização de saturação (MS) intensificada e comportamento superparamagnético. Embora MNP metálicas de Fe, Co e bimetálicas de FeCo e FePt possuam altos valores de MS, sua baixa estabilidade química dificulta aplicações em escala nanométrica. Neste trabalho foram sintetizadas NPM de Fe, Co, FeCo e FePt com alta estabilidade química e rigoroso controle morfológico. NPM de óxido metálicos (Fe e Co) também foram obtidas. Dois métodos de síntese foram empregados. Usando método baseado em sistemas nanoheterogêneos (sistemas micelares ou de microemulsão inversa), foram sintetizadas NPM de Fe3O4 e Co metálico. Foram empregados surfactantes cátion-substituídos: dodecil sulfato de ferro(III) (FeDS) e dodecil sulfato de cobalto(II) (CoDS). Para a síntese das NPM, foram estudados e determinados a concentração micelar crítica do FeDS em 1-octanol (cmc = 0,90 mmol L-1) e o diagrama de fases pseudoternário para o sistema n-heptano/CoDS/n-butanol/H2O. NPM esferoidais de magnetita com3,4 nm de diâmetro e comportamento quase-paramagnético foram obtidas usando sistemas micelares de FeDS em 1-octanol. Já as NPM de Co obtidas via microemulsão inversa, apesar da larga distribuição de tamanho e baixa MS, são quimicamente estáveis e superparamagnéticas. O segundo método é baseado na decomposição térmica de complexos metálicos, pelo qual foram preparadas NPM esféricas de FePt e de óxidos metálicos (Fe3O4, FeXO1-X, (Co,Fe)XO1-X e CoFe2O4) com morfologia controlada e estabilidade química. O método não mostrou a mesma efetividade na síntese de NPM de FeAg e FeCo: a liga FeAg não foi obtida enquanto que NPM de FeCo com estabilidade química foram obtidas sem controle morfológico. NPM de Fe e FeCo foram preparadas a partir da redução térmica de NPM de Fe3O4 e CoFe2O4, as quais foram previamente recobertas com sílica. A sílica previne a sinterização inter-partículas, além de proporcionar caráter hidrofílico e biocompatibilidade ao material. As amostras reduzidas apresentaram aumento dos valores de MS (entre 21,3 e 163,9%), o qual é diretamente proporcional às dimensões das NPM. O recobrimento com sílica foi realizado via hidrólise de tetraetilortosilicato (TEOS) em sistema de microemulsão inversa. A espessura da camada de sílica foi controlada variando-se o tempo de reação e as concentrações de TEOS e de NPM, sendo então proposto um mecanismo do processo de recobrimento. Algumas amostras receberam um recobrimento adicional de TiO2 na fase anatase, para o qual foi empregado etilenoglicol como solvente e ligante para formação de glicolato de Ti como precursor. A espessura da camada de TiO2 (2-12 nm) é controlada variando as quantidades relativas entre NPM e o precursor de Ti. Ensaios de hipertermia magnética foram realizados para as amostras recobertas com sílica. Ensaios de hipertermia magnéticas mostram grande aumento da taxa de aquecimento das amostras após a redução térmica, mesmo para dispersões diluídas de NPM (0,6 a 4,5 mg mL-1). Taxas de aquecimento entre 0,3 e 3,0oC min-1 e SAR entre 37,2 e 96,3 W g-1. foram obtidos. A atividade fotocatalítica das amostras recobertas foram próximas à da fase anatase pura, com a vantagem de possuir um núcleo magnético que permite a recuperação do catalisador pela simples aplicação de campos magnéticos externos. Os resultados preliminares dos ensaios de hipertermia magnética e fotocatálise indicam um forte potencial dos materiais aqui relatados para aplicações em biomedicina e em fotocatálise.

Core-shell nanocomposites prepared by hierarchical co-assembly: the role of the carbon shell in catalytic wet peroxide oxidation processes

The diffraction pattern of Fe3O4 (not shown) confirmed the presence of only one phase, corresponding to magnetite with a lattice parameter a = 8.357 Å and a crystallite size of 16.6 ± 0.2 nm. The diffraction pattern of MGNC (not shown) confirmed the presence of a graphitic phase, in addition to the metal phase, suggesting that Fe3O4 nanoparticles were successfully encapsulated within a graphitic structure during the synthesis of MGNC. The core-shell structure of MGNC is unequivocally demonstrated in the TEM micrograph shown in Fig. 1b. Characterization of the MGNC textural and surface chemical properties revealed: (i) stability up to 400 oC under oxidizing atmosphere; (ii) 27.3 wt.% of ashes (corresponding to the mass fraction of Fe3O4); (iii) a micro-mesoporous structure with a fairly well developed specific surface area (SBET = 330 m2 g-1); and (iv) neutral character (pHPZC = 7.1). In addition, the magnetic nature of MGNC (Fig. 2) is an additional advantage for possible implementation of in situ magnetic separation systems for catalyst recovery.