22/08/24Abstract
Stimularea electrică prin intermediul microelectrozilor invazivi este utilizată în mod obișnuit pentru a trata o gamă largă de afecțiuni neurologice și psihiatrice. În ciuda succesului său remarcabil, performanța stimulării nu este sustenabilă, deoarece electrozii devin încapsulați de glioză din cauza reacțiilor la corpuri străine. Stimularea magnetică depășește aceste limitări prin eliminarea necesității unui contact metal-electrod. Aici, demonstrăm un nou inductor solenoid microfabricat (80 µm × 40 µm) cu un miez magnetic care poate activa țesutul neuronal.
Stimularea micromagnetică implantabilă (µMS) are mai multe avantaje față de stimularea bazată pe electrozi. Îmbunătățirile tehnologiei de nanofabricare ne-au permis să creăm solenoizi ultramici cu miezuri magnetice care pot genera câmpuri magnetice mai mari, fiind încapsulați complet într-un strat biocompatibil. Noul solenoid microfabricat a activat cu succes țesutul neuronal și, prin urmare, prezintă potențial ca o alternativă viabilă la instrumentele actuale de interfațare neuronală pentru neuroștiințe de bază și aplicații clinice, deși sunt necesare investigații suplimentare.
Fig. a Configurația utilizată pentru măsurarea densității fluxului magnetic emis de noul microsolenoid utilizând un sistem construit la comandă, bazat pe un senzor diamantat NV. b Fereastra de scanare este prezentată în configurația (a). c Configurația a utilizat demonstrarea conceptului de µMS folosind micro/macrosolenoizi în secțiuni acute de creier.
Fig. Micrografie cu epifluorescență a unei secțiuni de creier de la șoareci transgenici Thy1-GCaMP6s, care arată modificarea fluorescenței ca răspuns la µMS atunci când se utilizează un macrosolenoid (sus) și un microsolenoid (jos).
Analiza tehnologiei de imagistică
Cel/Cea/Cei/CeleDhyana 400BSIO cameră a fost utilizată pentru a observa imagini microscopice cu radiofluorescență ale feliilor de creier ale șoarecilor transgenici. Aceasta are un contrast și o sensibilitate bune, oferă o eficiență cuantică excelentă și zgomot redus la lungimi de undă UV, iar modul de 16 biți cu gamă dinamică ridicată permite imagistica câmpului luminos și a fluorescenței chiar și atunci când semnalul de fluorescență este foarte scăzut. Modificările de radiație ale solenoizilor de diferite dimensiuni față de feliile de creier ale șoarecilor pot fi observate intuitiv în imagine, astfel încât să se determine preliminar fezabilitatea schemei. Bobinele submilimetrice și milimetrice transformă curentul aplicat în flux magnetic, care apoi induce un gradient de câmp electric suficient de puternic pentru a mișca ionii și a-i împinge să detecteze (sau să suprime) răspunsul neuronului.
Sursă de referință：
1. Khalifa, A., Zaeimbashi, M., Zhou, TX și colab. Dezvoltarea solenoizilor microfabricați cu miezuri magnetice pentru stimularea neuronală micromagnetică. Microsyst Nanoeng 7, 91 (2021). https://doi.org/10.1038/s41378-021-00320-8
