Arreglos de sensores impresos en inyección de tinta 3D con refinamiento de electrodos inducido por FIB para...

Área de la Ciencia:

• La neurociencia
• Ingeniería biomédica
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Las matrices de microelectrodos planas tradicionales (MEAs) se limitan a los registros de superficie, lo que dificulta el estudio de cultivos celulares y organoides en 3D.
• Los métodos actuales de fabricación de matrices de electrodos 3D consumen mucho tiempo y carecen de flexibilidad de diseño, lo que afecta el acoplamiento de celdas y electrodos y la calidad de los datos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar matrices de microelectrodos 3D altamente personalizables para el monitoreo preciso y multiplanar de la actividad eléctrica en cultivos celulares y organoides 3D.
• Superar las limitaciones de los MEAs tradicionales en la captura de señales de capas de tejido más profundas y mejorar la eficiencia de fabricación.

Principales métodos:

• Integración de la impresión por inyección de tinta, fresado por haz de iones enfocado (FIB) y electrodeposición para la fabricación de MEAs 3D.
• Creación de estructuras de electrodos de alta relación de aspecto (hasta 44:1) con aberturas de electrodos precisas (3 y 6 μm) en sustratos de vidrio.
• Caracterización de la impedancia y el ruido (ruido RMS hasta 0,2 pA) para las mediciones amperométricas.

Principales resultados:

• Demostrado MEAs 3D altamente personalizables con colocación precisa de electrodos y altas relaciones de aspecto.
• Se obtienen características de bajo ruido adecuadas para mediciones amperométricas sensibles.
• Se ha registrado con éxito la actividad electrofisiológica de organoides corticales derivados de células madre pluripotentes inducidas por humanos (hiPSC) in situ y durante el cultivo en el MEA.

Conclusiones:

• Los MEAs 3D desarrollados ofrecen un avance significativo para los estudios in vitro de la actividad neuronal en organoides.
• Esta tecnología facilita análisis amperométricos selectivos de alto rendimiento tanto en condiciones normales como patológicas.
• El enfoque de fabricación permite registros precisos y multiplanos cruciales para comprender la conectividad funcional en modelos biológicos 3D complejos.