向上转换纳米粒子-交付灵活的optrodes 长期持续的多通道电生理学和跨的NIR光遗传学
Liang Zou1, Zi-Han Chen2, Runjiu Fang3,4
1Department of Molecular and Cell Biology, Howard Hughes Medical Institute, University of California, Berkeley, California 94720, United States.
ACS nano
|March 14, 2025
概括
这项研究引入了一种新的 optrode 结合上转化纳米粒子 (UCNPs) 和灵活的微电极阵列 (FMAs) 进行同时的神经记录和操纵. 这种微创的装置能够对神经回路进行准确的,长期的询问.
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:
- 接近红外线 (NIR) 的可激活纳米粒子提供了对神经元活动的远程控制.
- 灵活的微电极阵列 (FMA) 允许长期的多通道神经信号记录.
- 将这些技术整合到一个单一的,最少侵入性设备中,是一个重大挑战.
研究的目的:
- 开发一种新的方法,将NIR可激活的上转化纳米粒子 (UCNPs) 与FMA结合起来.
- 为了实现同时,空间一致的神经记录和操纵.
- 为了使神经电路功能的长期,精确的查询.
主要方法:
- 在纳米升尺度的聚合物载体中,UCNP和FMA的同封装.
- 通过单次手术将集成器件送入特定的大脑区域.
- 慢性植入用于同时多通道记录和神经元活动的跨膜调制.
主要成果:
- 成功地将UCNP和FMA联合封装并传递到相同的大脑区域.
- 演示了opsin定义的神经元群体的同时多通道记录和横调制.
- 用于长时间的慢性植入器的设备的验证.
结论:
- 开发的 optrode 将可通过 NIR 激活的纳米粒子和 FMA 集成到一个单一的,最少侵入性的设备中.
- 这项技术允许高度空间一致和同时操纵和记录神经活动.
- 该设备为长期精确调查神经电路动态提供了强大的工具.
