22. 8. 2024Abstraktní
Elektrická stimulace pomocí invazivních mikroelektrod se běžně používá k léčbě široké škály neurologických a psychiatrických onemocnění. Navzdory pozoruhodnému úspěchu není stimulační účinnost udržitelná, protože elektrody se v důsledku reakcí na cizí těleso obalí gliózou. Magnetická stimulace tato omezení překonává tím, že eliminuje potřebu kontaktu kov-elektroda. Zde demonstrujeme nový mikrofabrikovaný solenoidový induktor (80 µm × 40 µm) s magnetickým jádrem, které dokáže aktivovat neuronální tkáň.
Implantabilní mikromagnetická stimulace (µMS) má oproti stimulaci založené na elektrodách několik výhod. Zlepšení v technologii nanofabrikace nám umožnila vytvořit ultramalé solenoidy s magnetickými jádry, které dokáží generovat větší magnetická pole a zároveň jsou kompletně zapouzdřeny v biokompatibilním povlaku. Nový mikrofabrikovaný solenoid úspěšně aktivoval nervovou tkáň, a proto ukazuje potenciál jako životaschopná alternativa k současným nástrojům pro neuronové rozhraní pro základní neurovědy a klinické aplikace, ačkoli je zapotřebí dalšího výzkumu.
Obr. a Nastavení použité pro měření hustoty magnetického toku emitovaného novým mikrosolenoidem pomocí zakázkového systému založeného na diamantovém senzoru NV. b Zobrazeno je skenovací okno použité v nastavení (a). c Nastavení používalo ověření konceptu µMS s využitím mikro/makrosolenoidů v akutních mozkových řezech.
Obr. Epifluorescenční mikrofotografie mozkového řezu transgenních myší Thy1-GCaMP6s ukazující změnu fluorescence v reakci na µMS při použití (nahoře) makrosolenoidu a (dole) mikrosolenoidu.
Analýza zobrazovací technologie
Ten/Ta/ToDhyana 400BSIKamera byla použita k pozorování radiofluorescenčních mikroskopických snímků mozkových řezů transgenních myší. Má dobrý kontrast a citlivost, poskytuje vynikající kvantovou účinnost a nízký šum v UV vlnových délkách a 16bitový režim s vysokým dynamickým rozsahem umožňuje zobrazování jasného pole a fluorescence, i když je fluorescenční signál velmi nízký. Změny záření solenoidů různých velikostí na mozkových řezech myší lze na snímku intuitivně vidět, aby se předběžně určila proveditelnost daného schématu. Submilimetrové a milimetrové cívky převádějí aplikovaný proud na magnetický tok, který poté indukuje gradient elektrického pole dostatečně silný, aby pohyboval ionty a tlačil je k snímání (nebo potlačení) reakce neuronu.
Zdroj odkazu：
1. Khalifa, A., Zaeimbashi, M., Zhou, TX a kol. Vývoj mikrofabrikovaných solenoidů s magnetickými jádry pro mikromagnetickou nervovou stimulaci. Microsyst Nanoeng 7, 91 (2021). https://doi.org/10.1038/s41378-021-00320-8
