22/08/24Resumo
A estimulação elétrica por meio de microeletrodos invasivos é comumente utilizada para tratar uma ampla gama de condições neurológicas e psiquiátricas. Apesar do seu notável sucesso, o desempenho da estimulação não é sustentável, pois os eletrodos ficam encapsulados pela gliose devido a reações de corpo estranho. A estimulação magnética supera essas limitações, eliminando a necessidade de contato metal-eletrodo. Aqui, demonstramos um novo indutor solenoide 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. Aprimoramentos na tecnologia de nanofabricação nos permitiram criar solenoides ultrapequenos com núcleos magnéticos que podem gerar campos magnéticos maiores, sendo completamente encapsulados em um revestimento biocompatível. O novo solenoide microfabricado ativou com sucesso o tecido neural e, portanto, apresenta potencial como uma alternativa viável às atuais ferramentas de interface neural para aplicações básicas em neurociência e clínicas, embora mais pesquisas sejam necessárias.
Fig. a Configuração usada para medir a densidade do fluxo magnético emitido pelo novo microsolenoide usando um sistema personalizado baseado em um sensor de diamante NV. b A janela de varredura é mostrada usada na configuração (a). c A configuração usou prova de conceito de µMS usando os micro/macrosolenoides em fatias agudas do cérebro
Fig. Micrografia de epifluorescência de uma fatia de cérebro de camundongos transgênicos Thy1-GCaMP6s mostrando a mudança na fluorescência em resposta ao µMS ao usar um macrosolenóide (superior) e um microsolenóide (inferior)
Análise de tecnologia de imagem
ODhyana 400BSIA câmera foi utilizada para observar imagens microscópicas de radiofluorescência de fatias cerebrais de camundongos transgênicos. Ela apresenta bom contraste e sensibilidade, proporciona excelente eficiência quântica e baixo ruído em comprimentos de onda UV, e o modo de 16 bits de alta faixa dinâmica permite imagens de campo claro e fluorescência mesmo quando o sinal de fluorescência é muito baixo. As mudanças de radiação de diferentes tamanhos de solenoides em fatias cerebrais de camundongos podem ser vistas intuitivamente na imagem, de modo a 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 empurrá-los para detectar (ou suprimir) a resposta do neurônio.
Fonte de referência：
1. Khalifa, A., Zaeimbashi, M., Zhou, TX et al. 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
