22/08/24Абстрактный
Электростимуляция с помощью инвазивных микроэлектродов широко применяется для лечения широкого спектра неврологических и психиатрических заболеваний. Несмотря на впечатляющий успех, эффективность стимуляции нестабильна, поскольку электроды инкапсулируются глиозом из-за реакции на инородное тело. Магнитная стимуляция преодолевает эти ограничения, устраняя необходимость в контакте металл-электрод. В данной работе мы демонстрируем новый микроизготовленный соленоидный индуктор (80 мкм × 40 мкм) с магнитным сердечником, способный активировать нейронную ткань.
Имплантируемая микромагнитная стимуляция (мкМС) имеет ряд преимуществ по сравнению со стимуляцией с помощью электродов. Усовершенствования в технологии нанопроизводства позволили нам создать сверхмалые соленоиды с магнитными сердечниками, способные генерировать более мощные магнитные поля, будучи полностью инкапсулированными в биосовместимое покрытие. Новый микроизготовленный соленоид успешно активировал нервную ткань и, следовательно, демонстрирует потенциал в качестве жизнеспособной альтернативы существующим инструментам нейронного интерфейса для базовых нейробиологических и клинических применений, хотя необходимы дальнейшие исследования.
Рис. а. Установка, используемая для измерения плотности магнитного потока, излучаемого новым микросоленоидом, с использованием специально разработанной системы на основе алмазного датчика NV. б. Показано окно сканирования, используемое в установке (а). в. Установка использовала проверку концепции микроМС с использованием микро-/макросоленоидов в острых срезах мозга.
Рис. Эпифлуоресцентная микрофотография среза мозга трансгенных мышей Thy1-GCaMP6s, демонстрирующая изменение флуоресценции в ответ на микромикросекундную стимуляцию при использовании макросоленоида (вверху) и микросоленоида (внизу).
Анализ технологий визуализации
TheДхьяна 400BSIКамера использовалась для получения радиофлуоресцентных микроскопических изображений срезов мозга трансгенных мышей. Она обладает хорошей контрастностью и чувствительностью, обеспечивает превосходную квантовую эффективность и низкий уровень шума в ультрафиолетовом диапазоне, а 16-битный режим с высоким динамическим диапазоном позволяет получать изображения в светлом поле и флуоресценции даже при очень слабом сигнале флуоресценции. Изменения излучения соленоидов разных размеров в срезах мозга мыши можно наглядно увидеть на изображении, что позволяет предварительно оценить реализуемость схемы. Субмиллиметровые и миллиметровые катушки преобразуют приложенный ток в магнитный поток, который затем индуцирует градиент электрического поля, достаточно сильный для перемещения ионов и их подталкивания, чтобы воспринять (или подавить) реакцию нейрона.
Источник ссылки：
1. Халифа, А., Заимбаши, М., Чжоу, Т.Х. и др. Разработка микроизготовленных соленоидов с магнитными сердечниками для микромагнитной нейронной стимуляции. Microsyst Nanoeng 7, 91 (2021). https://doi.org/10.1038/s41378-021-00320-8
