24/08/2022Soyut
İnvaziv mikroelektrotlar yoluyla elektriksel stimülasyon, çok çeşitli nörolojik ve psikiyatrik rahatsızlıkların tedavisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Olağanüstü başarısına rağmen, elektrotlar yabancı cisim reaksiyonları nedeniyle gliyozis ile kaplandığı için stimülasyon performansı sürdürülebilir değildir. Manyetik stimülasyon, metal-elektrot temasına olan ihtiyacı ortadan kaldırarak bu sınırlamaların üstesinden gelir. Burada, nöronal dokuyu aktive edebilen manyetik çekirdeğe sahip yeni bir mikrofabrikasyon solenoid indüktörü (80 µm × 40 µm) gösteriyoruz.
İmplante edilebilir mikromanyetik stimülasyon (µMS), elektrot tabanlı stimülasyona göre çeşitli avantajlara sahiptir. Nanofabrikasyon teknolojisindeki gelişmeler, tamamen biyolojik olarak uyumlu bir kaplama içinde kapsüllenmiş haldeyken daha büyük manyetik alanlar üretebilen manyetik çekirdekli ultra küçük solenoidler oluşturmamızı sağlamıştır. Yeni mikrofabrikasyon solenoidi, sinir dokusunu başarıyla aktive etmiştir ve bu nedenle, daha fazla araştırma gerektirse de, temel sinirbilim ve klinik uygulamalar için mevcut sinir arayüzü araçlarına uygulanabilir bir alternatif olarak potansiyel göstermektedir.
Şekil a. Yeni mikrosolenoid tarafından yayılan manyetik akı yoğunluğunu, NV elmas sensörüne dayalı özel olarak üretilmiş bir sistem kullanarak ölçmek için kullanılan düzenek. b. (a) düzeneğinde kullanılan tarama penceresi gösterilmiştir. c. Akut beyin dilimlerinde mikro/makrosolenoitler kullanılarak µMS'nin kavramsal ispatı için kullanılan düzenek.
Şekil. Thy1-GCaMP6s transgenik farelerden alınan bir beyin diliminin epifluoresans mikrografı, (üstte) makrosolenoid ve (altta) mikrosolenoid kullanıldığında µMS'ye yanıt olarak floresanstaki değişimi göstermektedir.
Görüntüleme teknolojisinin analizi
ODhyana 400BSITransgenik farelerin beyin dilimlerinin radyo-floresans mikroskobik görüntülerini gözlemlemek için kamera kullanıldı. İyi kontrast ve hassasiyete sahip olup, UV dalga boylarında mükemmel kuantum verimliliği ve düşük gürültü sağlar ve yüksek dinamik aralıklı 16 bit modu, floresans sinyali çok düşük olduğunda bile parlak alan ve floresans görüntülemeye olanak tanır. Farklı boyutlardaki solenoidlerin fare beyin dilimlerine uyguladığı radyasyon değişiklikleri görüntüde sezgisel olarak görülebilir, böylece şemanın uygulanabilirliği önceden belirlenebilir. Submilimetre ve milimetre bobinler, uygulanan akımı manyetik akıya dönüştürür ve bu da iyonları hareket ettirecek ve nöronun tepkisini algılamak (veya bastırmak) için yeterince güçlü bir elektrik alan gradyanı oluşturur.
Referans kaynağı:
1. Khalifa, A., Zaeimbashi, M., Zhou, TX ve diğerleri. Mikromanyetik sinir uyarımı için manyetik çekirdekli mikrofabrikasyon solenoidlerin geliştirilmesi. Microsyst Nanoeng 7, 91 (2021). https://doi.org/10.1038/s41378-021-00320-8
