24/08/2022Abstracto
La estimulación eléctrica mediante microelectrodos invasivos se utiliza habitualmente para tratar una amplia gama de afecciones neurológicas y psiquiátricas. A pesar de su notable éxito, el rendimiento de la estimulación no es sostenible, ya que los electrodos se encapsulan por gliosis debido a reacciones a cuerpos extraños. La estimulación magnética supera estas limitaciones al eliminar la necesidad de un contacto metal-electrodo. En este trabajo, demostramos un novedoso inductor solenoide microfabricado (80 µm × 40 µm) con un núcleo magnético capaz de activar el tejido neuronal.
La estimulación micromagnética implantable (µMS) presenta varias ventajas sobre la estimulación con electrodos. Los avances en la nanofabricación han permitido crear solenoides ultracompactos con núcleos magnéticos capaces de generar campos magnéticos más intensos, a la vez que se encuentran completamente encapsulados en un recubrimiento biocompatible. Un nuevo solenoide microfabricado activó con éxito el tejido neural, lo que demuestra su potencial como alternativa viable a las herramientas de interfaz neural actuales para aplicaciones clínicas y de neurociencia básica, si bien se requiere mayor investigación.
Figura a. Configuración utilizada para medir la densidad de flujo magnético emitida por el nuevo microsolenoide mediante un sistema personalizado basado en un sensor de diamante NV. b. Se muestra la ventana de escaneo utilizada en la configuración (a). c. Configuración utilizada como prueba de concepto de µMS con micro/macrosolenoides en cortes cerebrales agudos.
Figura. Micrografía de epifluorescencia de una sección cerebral de ratones transgénicos Thy1-GCaMP6s que muestra el cambio en la fluorescencia en respuesta a µMS cuando se utiliza un macrosolenoide (arriba) y un microsolenoide (abajo).
Análisis de la tecnología de imágenes
ElDhyana 400BSISe utilizó una cámara para observar imágenes microscópicas de radiofluorescencia de cortes cerebrales de ratones transgénicos. Posee buen contraste y sensibilidad, ofrece una excelente eficiencia cuántica y bajo ruido en longitudes de onda UV, y su modo de 16 bits de alto rango dinámico permite la obtención de imágenes de campo claro y fluorescencia incluso con señales de fluorescencia muy bajas. Los cambios de radiación producidos por solenoides de diferentes tamaños en los cortes cerebrales de ratón se pueden observar intuitivamente en la imagen, lo que permite determinar preliminarmente la viabilidad del sistema. Las bobinas submilimétricas y milimétricas convierten la corriente aplicada en flujo magnético, que a su vez induce un gradiente de campo eléctrico lo suficientemente fuerte como para mover iones y estimular la respuesta neuronal (o suprimirla).
Fuente de referencia：
1. Khalifa, A., Zaeimbashi, M., Zhou, TX et al. Desarrollo de solenoides microfabricados con núcleos magnéticos para estimulación neuronal micromagnética. Microsyst Nanoeng 7, 91 (2021). https://doi.org/10.1038/s41378-021-00320-8
