2022년 8월 24일추상적인
침습적인 미세전극을 이용한 전기 자극은 다양한 신경계 및 정신 질환 치료에 널리 사용되고 있습니다. 이러한 치료법은 상당한 성공을 거두었지만, 전극이 이물 반응으로 인한 신경교세포 증식에 의해 둘러싸여 자극 효과가 지속되지 못하는 문제가 있습니다. 자기 자극은 금속 전극 접촉이 필요 없기 때문에 이러한 한계를 극복할 수 있습니다. 본 연구에서는 신경 조직을 활성화할 수 있는 자기 코어를 갖춘 새로운 미세 가공 솔레노이드 인덕터(80 µm × 40 µm)를 개발했습니다.
이식형 미세자기자극(µMS)은 전극 기반 자극에 비해 여러 가지 장점을 가지고 있습니다. 나노제조 기술의 발전으로 생체 적합성 코팅으로 완전히 둘러싸인 초소형 자기 코어 솔레노이드를 제작할 수 있게 되었으며, 이 솔레노이드는 더 큰 자기장을 생성할 수 있습니다. 새롭게 제작된 미세자기자극 솔레노이드는 신경 조직을 성공적으로 활성화시켰으며, 따라서 기초 신경과학 및 임상 응용 분야에서 현재의 신경 인터페이스 도구를 대체할 수 있는 가능성을 보여주지만, 추가적인 연구가 필요합니다.
그림 a. NV 다이아몬드 센서 기반의 맞춤형 시스템을 사용하여 새로운 마이크로솔레노이드에서 방출되는 자기 플럭스 밀도를 측정하는 데 사용된 장치. b. 장치 (a)에서 사용된 스캔 창. c. 급성 뇌 절편에서 마이크로/매크로솔레노이드를 사용한 µMS의 개념 증명에 사용된 장치.
그림. Thy1-GCaMP6s 형질전환 마우스의 뇌 절편에 대한 에피형광 현미경 사진으로, (위) 매크로솔레노이드와 (아래) 마이크로솔레노이드를 사용했을 때 µMS에 대한 반응으로 나타나는 형광 변화를 보여준다.
영상 기술 분석
그만큼디야나 400BSI이 카메라는 형질전환 마우스 뇌 절편의 방사선 형광 현미경 이미지를 관찰하는 데 사용되었습니다. 이 카메라는 우수한 대비와 감도를 제공하며, 자외선 파장대에서 탁월한 양자 효율과 낮은 노이즈를 자랑합니다. 또한, 높은 동적 범위의 16비트 모드를 통해 형광 신호가 매우 약한 경우에도 명시야와 형광 이미지를 동시에 촬영할 수 있습니다. 다양한 크기의 솔레노이드가 마우스 뇌 절편에 조사하는 방사선의 변화를 이미지에서 직관적으로 확인할 수 있어, 이 방식의 실현 가능성을 예비적으로 판단할 수 있었습니다. 서브밀리미터 및 밀리미터 크기의 코일은 인가 전류를 자기장으로 변환하고, 이 자기장은 이온을 이동시켜 뉴런의 반응을 감지(또는 억제)할 만큼 충분히 강한 전기장 기울기를 유도합니다.
참고 자료：
1. Khalifa, A., Zaeimbashi, M., Zhou, TX 외. 미세자기 신경 자극을 위한 자기 코어를 갖춘 미세가공 솔레노이드 개발. Microsyst Nanoeng 7, 91 (2021). https://doi.org/10.1038/s41378-021-00320-8
