24/08/2022Resumo
A estimulação elétrica por meio de microeletrodos invasivos é comumente usada para tratar uma ampla gama de condições neurológicas e psiquiátricas. Apesar de seu notável sucesso, o desempenho da estimulação não é sustentável, uma vez que os eletrodos ficam encapsulados por gliose devido a reações a corpos estranhos. A estimulação magnética supera essas limitações, eliminando a necessidade de contato metal-eletrodo. Aqui, demonstramos um novo indutor solenóide microfabricado (80 µm × 40 µm) com um núcleo magnético que pode ativar o tecido neuronal.
A estimulação micromagnética implantável (µMS) apresenta diversas vantagens em relação à estimulação baseada em eletrodos. Os avanços na nanotecnologia permitiram a criação de solenoides ultracompactos com núcleos magnéticos capazes de gerar campos magnéticos mais intensos, estando completamente encapsulados em um revestimento biocompatível. O novo solenoide microfabricado ativou com sucesso o tecido neural e, portanto, demonstra potencial como uma alternativa viável às ferramentas atuais de interface neural para aplicações clínicas e em neurociência básica, embora sejam necessárias mais pesquisas.
Fig. a Configuração utilizada para medir a densidade de fluxo magnético emitida pelo novo microsolenoide usando um sistema personalizado baseado em um sensor de diamante NV. b A janela de varredura utilizada na configuração (a). c Configuração utilizada como prova de conceito de µMS usando os micro/macrosolenoides em fatias agudas de cérebro.
Figura. Micrografia de epifluorescência de uma fatia de cérebro de camundongos transgênicos Thy1-GCaMP6s mostrando a mudança na fluorescência em resposta à microestimulação por microescala (µMS) ao usar um (acima) macrosolenoide e um (abaixo) microsolenoide.
Análise da tecnologia de imagem
ODhyana 400BSIUma câmera foi utilizada para observar imagens microscópicas de radiofluorescência de fatias de cérebro de camundongos transgênicos. Ela apresenta bom contraste e sensibilidade, proporciona excelente eficiência quântica e baixo ruído em comprimentos de onda ultravioleta, e o modo de alta faixa dinâmica de 16 bits permite a obtenção de imagens de campo claro e fluorescência mesmo quando o sinal de fluorescência é muito baixo. As alterações na radiação causadas por solenoides de diferentes tamanhos em fatias de cérebro de camundongo podem ser visualizadas intuitivamente na imagem, permitindo determinar preliminarmente a viabilidade do esquema. Bobinas submilimétricas e milimétricas convertem a corrente aplicada em fluxo magnético, que então induz um gradiente de campo elétrico forte o suficiente para mover íons e impulsioná-los a detectar (ou suprimir) a resposta do neurônio.
Fonte de referência：
1. Khalifa, A., Zaeimbashi, M., Zhou, TX et al. O desenvolvimento de solenoides microfabricados com núcleos magnéticos para estimulação neural micromagnética. Microsyst Nanoeng 7, 91 (2021). https://doi.org/10.1038/s41378-021-00320-8
