24/08/2022Abstrait
La stimulation électrique par microélectrodes invasives est couramment utilisée pour traiter un large éventail de pathologies neurologiques et psychiatriques. Malgré son efficacité remarquable, cette stimulation n'est pas durable, car les électrodes sont encapsulées par gliose en raison de réactions à un corps étranger. La stimulation magnétique pallie ces limitations en s'affranchissant du contact avec une électrode métallique. Nous présentons ici un nouveau microinducteur solénoïde (80 µm × 40 µm) doté d'un noyau magnétique, capable d'activer le tissu neuronal.
La stimulation micromagnétique implantable (µMS) présente plusieurs avantages par rapport à la stimulation par électrodes. Les progrès des nanotechnologies ont permis de créer des solénoïdes ultra-petits dotés de noyaux magnétiques capables de générer des champs magnétiques plus intenses, tout en étant entièrement encapsulés dans un revêtement biocompatible. Un nouveau solénoïde microfabriqué a activé avec succès le tissu neuronal et se révèle donc prometteur comme alternative viable aux outils d'interface neuronale actuels pour la recherche fondamentale en neurosciences et les applications cliniques, bien que des recherches complémentaires soient nécessaires.
Fig. a Dispositif utilisé pour mesurer la densité de flux magnétique émise par le nouveau microsolénoïde à l'aide d'un système conçu sur mesure à partir d'un capteur diamant NV. b Fenêtre de balayage utilisée dans le dispositif (a). c Dispositif utilisé pour la validation de principe de la µMS avec des micro/macrosolénoïdes dans des tranches de cerveau aiguës.
Fig. Micrographie en épifluorescence d'une coupe de cerveau de souris transgéniques Thy1-GCaMP6s montrant la variation de fluorescence en réponse à la microfluidique (µMS) lors de l'utilisation d'un macrosolénoïde (en haut) et d'un microsolénoïde (en bas).
Analyse des technologies d'imagerie
LeDhyana 400BSIUne caméra a été utilisée pour observer des images de microscopie à radiofluorescence de coupes de cerveau de souris transgéniques. Elle présente un bon contraste et une bonne sensibilité, un excellent rendement quantique et un faible bruit aux longueurs d'onde UV. Son mode 16 bits à large gamme dynamique permet l'imagerie en champ clair et en fluorescence, même lorsque le signal de fluorescence est très faible. Les variations de rayonnement induites par des solénoïdes de différentes tailles sur les coupes de cerveau de souris sont visibles sur l'image, ce qui permet de déterminer préliminairement la faisabilité du dispositif. Des bobines submillimétriques et millimétriques convertissent le courant appliqué en flux magnétique, lequel induit un gradient de champ électrique suffisamment intense pour déplacer les ions et moduler la réponse neuronale (par détection ou suppression).
Source de référence:
1. Khalifa, A., Zaeimbashi, M., Zhou, TX et al. Développement de solénoïdes microfabriqués à noyaux magnétiques pour la stimulation neuronale micromagnétique. Microsyst Nanoeng 7, 91 (2021). https://doi.org/10.1038/s41378-021-00320-8
