2024-08-22Santrauka
Elektrinė stimuliacija invaziniais mikroelektrodais dažnai naudojama įvairioms neurologinėms ir psichikos ligoms gydyti. Nepaisant nepaprastos sėkmės, stimuliacijos efektyvumas nėra tvarus, nes dėl svetimkūnio reakcijos elektrodai apgaubiami glioze. Magnetinė stimuliacija įveikia šiuos apribojimus, nes nereikia metalo ir elektrodo kontakto. Čia demonstruojame naują mikrogamintą solenoidinį induktorių (80 µm × 40 µm) su magnetine šerdimi, kuri gali aktyvuoti neuroninį audinį.
Implantuojama mikromagnetinė stimuliacija (µMS) turi keletą pranašumų, palyginti su stimuliacija elektrodų pagrindu. Nanotechnologijų patobulinimai leido mums sukurti itin mažus solenoidus su magnetinėmis šerdimis, kurie gali generuoti didesnius magnetinius laukus ir tuo pačiu būti visiškai įkapsuliuoti biologiškai suderinamoje dangoje. Naujai pagamintas mikromagnetinis solenoidas sėkmingai aktyvavo nervinį audinį, todėl yra potencialus kaip perspektyvi alternatyva dabartinėms neuronų sąsajų priemonėms pagrindinėje neuromokslo ir klinikinėje praktikoje, nors reikalingi tolesni tyrimai.
a pav. Įranga, naudojama naujojo mikrosolenoido skleidžiamo magnetinio srauto tankio matavimui naudojant specialiai sukurtą sistemą, pagrįstą NV deimanto jutikliu. b Parodytas skenavimo langas, naudojamas (a) sąrankoje. c Sąrankoje buvo naudojamas µMS koncepcijos įrodymas naudojant mikro/makrosolenoidus ūmiuose smegenų pjūviuose.
Pav. Thy1-GCaMP6s transgeninių pelių smegenų pjūvio epifluorescencinė mikrografija, rodanti fluorescencijos pokytį reaguojant į µMS, naudojant (viršuje) makrosolenoidą ir (apačioje) mikrosolenoidą.
Vaizdavimo technologijų analizė
TheDhyana 400BSIKamera buvo naudojama transgeninių pelių smegenų pjūvių radiofluorescenciniams mikroskopiniams vaizdams stebėti. Ji pasižymi geru kontrastu ir jautrumu, puikiu kvantiniu efektyvumu ir mažu triukšmu UV bangos ilgiuose, o platus dinaminis 16 bitų režimas leidžia vaizduoti ryškų lauką ir fluorescenciją net esant labai silpnam fluorescencijos signalui. Skirtingų dydžių solenoidų spinduliuotės pokyčius pelių smegenų pjūviuose galima intuityviai matyti vaizde, todėl galima preliminariai nustatyti schemos įgyvendinamumą. Submilimetrinės ir milimetrinės ritės paverčia tiekiamą srovę magnetiniu srautu, kuris tada indukuoja pakankamai stiprų elektrinio lauko gradientą, kad jonai judėtų ir juos stumtų, taip pajutdami (arba slopindami) neurono atsaką.
Nuorodų šaltinis：
1. Khalifa, A., Zaeimbashi, M., Zhou, TX ir kt. Mikrofabrikuotų solenoidų su magnetinėmis šerdimis, skirtų mikromagnetinei nervų stimuliacijai, kūrimas. Microsyst Nanoeng 7, 91 (2021). https://doi.org/10.1038/s41378-021-00320-8
