hiPSC-derived brain organoidsにおける低騒音アンペロメトリック記録のためのFIB誘導電極精製によるインクジェット印刷3Dセンサ配列

科学分野:

• 神経科学
• 生物医学工学
• 材料科学

背景:

• 伝統的な平面微電極配列 (MEA) は,表面記録に限定され,3D細胞培養物およびオルガノイドの研究を妨げています.
• 現在の3D電極配列の製造方法は時間がかかり,設計の柔軟性がなく,セル-電極結合とデータ品質に影響します.

研究 の 目的:

• 3D細胞培養物とオルガノイドにおける精密な多平面電気活動監視のための高度にカスタマイズ可能な3Dマイクロ電極配列 (MEAs) を開発する.
• より深い組織層からの信号を捕捉し,製造効率を改善するために,従来のMEAの限界を克服する.

主な方法:

• インクジェット印刷,焦点イオンビーム (FIB) 研磨,および3DMEAの製造のための電極置換の統合.
• ガラスの基板に精密な電極開口 (3 と 6 μm) を有する高面比 (最大 44: 1) の電極構造の作成.
• アンペアメトリック測定のためのインペダンスとノイズ (RMSノイズを0.2pAまで) の特徴付け.

主要な成果:

• 精密な電極配置と高いアスペクト比で高度にカスタマイズ可能な3D MEAsを実証しました.
• 敏感なアンペアメトリック測定に適した低騒音特性を達成した.
• ヒト誘発多能幹細胞 (hiPSC) 派生皮質オルガノイドの電気生理学的な活動が,MEAでの培養中に,現地で成功裏に記録された.

結論:

• 開発された3D MEAは,オルガノイドにおける神経活動に関するインビトロ研究において,重要な進歩をもたらします.
• この技術は,正常な条件と病理的な条件の両方で,高通量,選択的なアンペアメトリック分析を容易にする.
• この製造方法により,複雑な3D生物モデルの機能的な接続性を理解するのに不可欠な,多平面的な記録が可能になります.