22.08.24Abstrakti
Sähköistä stimulaatiota invasiivisten mikroelektrodien avulla käytetään yleisesti monenlaisten neurologisten ja psykiatristen tilojen hoitoon. Huomattavasta menestyksestä huolimatta stimulaation teho ei ole kestävä, koska elektrodit kapseloituvat glioosiin vierasesinereaktioiden vuoksi. Magneettinen stimulaatio voittaa nämä rajoitukset poistamalla metalli-elektrodikontaktin tarpeen. Tässä esittelemme uuden mikrovalmisteisen solenoidi-induktorin (80 µm × 40 µm), jossa on magneettinen ydin, joka voi aktivoida hermosolukudosta.
Implantoitavalla mikromagneettisella stimulaatiolla (µMS) on useita etuja elektrodipohjaiseen stimulaatioon verrattuna. Nanovalmistusteknologian parannukset ovat mahdollistaneet ultrapienten solenoidien luomisen magneettisilla ytimillä, jotka voivat tuottaa suurempia magneettikenttiä ja olla samalla täysin kapseloitu bioyhteensopivaan pinnoitteeseen. Uusi mikrovalmisteinen solenoidi aktivoi onnistuneesti hermokudosta ja osoittaa siksi potentiaalia varteenotettavana vaihtoehtona nykyisille hermorajapintatyökaluille neurotieteen perussovelluksissa ja kliinisissä sovelluksissa, vaikka lisätutkimuksia tarvitaankin.
Kuva a Laitteisto, jota käytetään uuden mikrosolenoidin lähettämän magneettivuon tiheyden mittaamiseen käyttämällä NV-timanttianturiin perustuvaa räätälöityä järjestelmää. b Skannausikkuna on esitetty kokoonpanossa (a). c Laitteisto käytti µMS:n konseptin todistamista käyttämällä mikro-/makrosolenoideja akuuteissa aivoleikkeissä
Kuva. Epifluoresenssimikrokuva Thy1-GCaMP6s-transgeenisten hiirten aivoleikkeestä, joka näyttää fluoresenssin muutoksen vasteena µMS:lle käytettäessä (ylempi) makrosolenoidia ja (alempi) mikrosolenoidia.
Kuvantamistekniikan analyysi
TheDhyana 400BSIKameraa käytettiin transgeenisten hiirten aivoleikkeiden radiofluoresenssimikroskooppikuvien tarkkailuun. Siinä on hyvä kontrasti ja herkkyys, se tarjoaa erinomaisen kvanttitehokkuuden ja vähän kohinaa UV-aallonpituuksilla, ja laaja dynaaminen alue 16-bittisessä tilassa mahdollistaa kirkaskentän ja fluoresenssin kuvantamisen jopa silloin, kun fluoresenssisignaali on hyvin heikko. Eri kokoisten solenoidien säteilyn muutokset hiiren aivoleikkeisiin nähden voidaan nähdä intuitiivisesti kuvassa, joten järjestelmän toteutettavuus voidaan alustavasti määrittää. Alimillimetrin ja millimetrin kelat muuntavat käytetyn virran magneettivuoksi, joka sitten indusoi riittävän voimakkaan sähkökenttägradientin liikuttamaan ioneja ja työntämään niitä aistimaan (tai tukahduttamaan) hermosolun vasteen.
Viitelähde：
1. Khalifa, A., Zaeimbashi, M., Zhou, TX ym. Mikrovalmisteisten, magneettisydämillä varustettujen solenoidien kehittäminen mikromagneettista hermostimulaatiota varten. Microsyst Nanoeng 7, 91 (2021). https://doi.org/10.1038/s41378-021-00320-8
