在体内基于化弹性体的3D空间时间可扩展的神经探针
Paul Le Floch1,2, Siyuan Zhao1, Ren Liu1
1John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, Boston, MA, USA.
Nature nanotechnology
|December 22, 2023
概括
研究人员开发了一种柔软的3D电子植入物,用于高分辨率的神经记录. 这种可扩展的设备在很大区域实现了单细胞分辨率,克服了神经科学中以前的技术限制.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 现有的神经记录设备面临着传感器密度和机械灵活性之间的权衡,限制了高分辨率,大规模的神经活动监控的可扩展性.
- 在神经系统的广泛区域同时实现毫秒和单细胞的时空分辨率仍然是一个重大挑战.
研究的目的:
- 介绍一个新的三维 (3D) 堆叠植入式电子平台,用于空间时间可扩展的单细胞神经电生理学.
- 通过提高神经记录设备的空间和时间分辨率来克服当前技术的局限性.
主要方法:
- 开发一个3D电子平台,使用化介电弹性体和组织级软多层电极.
- 在3D配置中集成的高横截面密度 (每100μm27.6个电极) 的纳米厚的石版电极阵列的制造.
- 弹性体在生理溶液中的稳定性 (>1年) 和机械性能 (1万倍比传统塑料柔软) 的表征.
主要成果:
- 三维集成的多层软电极阵列展示了组织水平的灵活性,显著减少了老鼠神经组织中的慢性免疫反应.
- 该设备可靠地跟踪了几个月来小鼠大脑和脊髓中的电活动.
- 该平台实现了高电极密度,并保持了稳定的介电性能,从而实现了可扩展的神经记录.
结论:
- 新的3D堆叠植入式电子平台为高分辨率的神经电生理学提供了可扩展的解决方案.
- 这项技术可以在神经系统中进行长期的单细胞分辨率神经记录,而不会破坏动物的行为,为先进的神经科学研究铺平了道路.
