근적외선 조사에 의한 삼차신경절 뉴런의 신경돌기 성장 (시험관 내 연구)

시간2022년 8월 24일

추상적인

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.

N1

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.

N2

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

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