22/08/24Astratto
La stimolazione elettrica tramite microelettrodi invasivi è comunemente utilizzata per trattare un'ampia gamma di condizioni neurologiche e psichiatriche. Nonostante il suo notevole successo, le prestazioni della stimolazione non sono sostenibili poiché gli elettrodi vengono incapsulati dalla gliosi a causa di reazioni da corpo estraneo. La stimolazione magnetica supera queste limitazioni eliminando la necessità di un contatto metallo-elettrodo. In questo articolo, dimostriamo un nuovo induttore a solenoide microfabbricato (80 µm × 40 µm) con un nucleo magnetico in grado di attivare il tessuto neuronale.
La stimolazione micromagnetica impiantabile (µMS) presenta diversi vantaggi rispetto alla stimolazione basata su elettrodi. I progressi nella tecnologia di nanofabbricazione hanno permesso di creare solenoidi ultrapiccoli con nuclei magnetici in grado di generare campi magnetici più ampi, pur essendo completamente incapsulati in un rivestimento biocompatibile. Il nuovo solenoide microfabbricato ha attivato con successo il tessuto neurale e pertanto mostra il potenziale come valida alternativa agli attuali strumenti di interfacciamento neurale per le neuroscienze di base e le applicazioni cliniche, sebbene siano necessarie ulteriori ricerche.
Fig. a L'impostazione utilizzata per misurare la densità del flusso magnetico emesso dal nuovo microsolenoide utilizzando un sistema personalizzato basato su un sensore a diamante NV. b La finestra di scansione è mostrata utilizzata nell'impostazione (a). c L'impostazione ha utilizzato la prova di concetto di µMS utilizzando i micro/macrosolenoidi in fette di cervello acute
Fig. Micrografia a epifluorescenza di una fetta di cervello di topi transgenici Thy1-GCaMP6s che mostra il cambiamento nella fluorescenza in risposta a µMS quando si utilizza un macrosolenoide (in alto) e un microsolenoide (in basso)
Analisi della tecnologia di imaging
ILDhyana 400BSILa telecamera è stata utilizzata per osservare immagini microscopiche a radiofluorescenza di sezioni cerebrali di topi transgenici. Presenta un buon contrasto e una buona sensibilità, offre un'eccellente efficienza quantica e un basso rumore alle lunghezze d'onda UV, e la modalità a 16 bit ad alta gamma dinamica consente l'imaging in campo chiaro e fluorescenza anche quando il segnale di fluorescenza è molto basso. Le variazioni di radiazione di diverse dimensioni dei solenoidi nelle sezioni cerebrali di topo possono essere osservate intuitivamente nell'immagine, in modo da determinare preliminarmente la fattibilità dello schema. Bobine submillimetriche e millimetriche convertono la corrente applicata in flusso magnetico, che quindi induce un gradiente di campo elettrico sufficientemente intenso da spostare gli ioni e spingerli a rilevare (o sopprimere) la risposta del neurone.
Fonte di riferimento：
1. Khalifa, A., Zaeimbashi, M., Zhou, TX et al. Sviluppo di solenoidi microfabbricati con nuclei magnetici per la stimolazione neurale micromagnetica. Microsyst Nanoeng 7, 91 (2021). https://doi.org/10.1038/s41378-021-00320-8
