2024년 8월 22일추상적인
침습적 미세전극을 통한 전기 자극은 광범위한 신경 및 정신 질환 치료에 널리 사용됩니다. 놀라운 성공에도 불구하고, 이물질 반응으로 인해 신경교증(gliosis)에 의해 전극이 캡슐화되어 자극 효과가 지속되지 않습니다. 자기 자극은 금속-전극 접촉이 필요 없어 이러한 한계를 극복합니다. 본 연구에서는 신경 조직을 활성화할 수 있는 자기 코어를 가진 새로운 미세가공 솔레노이드 인덕터(80µm × 40µm)를 시연합니다.
이식형 미세 자기 자극(µMS)은 전극 기반 자극에 비해 여러 가지 장점을 가지고 있습니다. 나노 제작 기술의 발전으로 생체적합성 코팅으로 완전히 캡슐화되면서도 더 큰 자기장을 생성할 수 있는 자기 코어를 가진 초소형 솔레노이드를 제작할 수 있게 되었습니다. 새롭게 제작된 미세 제작 솔레노이드는 신경 조직을 성공적으로 활성화하여 기초 신경과학 및 임상 응용 분야에서 기존 신경 인터페이싱 도구의 실행 가능한 대안으로 잠재력을 보여주지만, 향후 추가 연구가 필요합니다.
그림 a NV 다이아몬드 센서를 기반으로 하는 맞춤형 시스템을 사용하여 새로운 마이크로솔레노이드에서 방출되는 자속 밀도를 측정하는 데 사용된 설정입니다. b 설정(a)에서 사용된 스캔 창이 표시됩니다. c 급성 뇌 슬라이스에서 마이크로/매크로솔레노이드를 사용하는 µMS의 개념 증명을 사용한 설정입니다.
그림. Thy1-GCaMP6s 형질전환 마우스의 뇌 조각에 대한 형광 현미경 사진으로 (위) 매크로솔레노이드와 (아래) 마이크로솔레노이드를 사용할 때 µMS에 대한 반응으로 형광이 변화하는 모습을 보여줍니다.
영상기술 분석
그만큼디아나 400BSI카메라를 사용하여 형질전환 마우스의 뇌 절편에 대한 방사성 형광 현미경 이미지를 관찰했습니다. 이 카메라는 우수한 대비와 감도를 가지고 있으며, UV 파장에서 뛰어난 양자 효율과 낮은 노이즈를 제공합니다. 또한, 높은 동적 범위(HDR)의 16비트 모드를 통해 형광 신호가 매우 낮은 경우에도 명시야 및 형광 이미지를 촬영할 수 있습니다. 다양한 크기의 솔레노이드가 마우스 뇌 절편에 미치는 방사선 변화를 이미지에서 직관적으로 확인할 수 있어, 본 기법의 타당성을 예비적으로 판단할 수 있습니다. 서브밀리미터 및 밀리미터 코일은 인가된 전류를 자속으로 변환하고, 이는 이온을 이동시켜 뉴런의 반응을 감지(또는 억제)할 수 있을 만큼 강한 전기장 기울기를 유도합니다.
참고 출처：
1. Khalifa, A., Zaeimbashi, M., Zhou, TX 외. 미세 자기 신경 자극을 위한 자기 코어를 갖는 미세 제작 솔레노이드 개발. Microsyst Nanoeng 7, 91 (2021). https://doi.org/10.1038/s41378-021-00320-8
