基于Janus微粒的定向和空间控制的压电神经刺激通过低强度的聚焦超声波
Mertcan Han1,2, Erdost Yildiz1, Ugur Bozuyuk1
1Physical Intelligence Department, Max Planck Institute for Intelligent Systems, 70569, Stuttgart, Germany.
Nature communications
|March 5, 2024
概括
研究人员开发了用于无线神经刺激的新型压电磁性Janus微粒. 这些粒子使细胞特异性,高频电刺激神经元使用超声波和磁场,推进再生医学.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 神经科学是一个神经科学.
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 电刺激对于神经电路研究和治疗神经疾病至关重要.
- 目前的方法通常依赖于侵入性电极或非特异性粒子扩散.
- 无线实现有针对性的高频神经刺激仍然是一个重大挑战.
研究的目的:
- 开发一种新的,细胞大小的粒子系统,用于非遗传,无线的神经刺激.
- 为了实现细胞特异性和高频率的压电神经刺激.
- 克服现有的基于电极和基于粒子的刺激系统的局限性.
主要方法:
- 制造基于二氧化的压电磁性Janus微粒 (PEMPs),具有不同的功能半径.
- 使用酸纳米颗粒用于压电和金纳米膜用于磁性控制.
- 使用低强度聚焦超声波和外部旋转磁场来激活和空间控制.
- 表面功能化具有针对细胞特异性神经元参与的向抗体.
主要成果:
- 使用PEMPs证明了使用PEMPs对主要神经元进行临床相关的高频神经刺激.
- 通过磁场实现了通过磁场对刺激的精确空间和方向控制.
- 成功启用了细胞特异性向和多巴胺基神经元的刺激.
- PEMPs显示出低强度超声波激活的潜力.
结论:
- 开发的PEMP为无线,细胞特异的神经刺激提供了一个有希望的平台.
- 这项技术推进了神经系统疾病的微创治疗策略.
- 异型设计使神经刺激参数的多功能控制成为可能.
