用FIB诱导的3D传感器阵列在hiPSC衍生脑器官中进行低噪音的电极精细化

科学领域:

• 神经科学
• 生物医学工程
• 材料科学

背景情况:

• 传统的平面微电极阵列 (MEAs) 仅限于表面记录,阻碍了3D细胞培养和器官的研究.
• 目前3D电极阵列的制造方法耗时且缺乏设计灵活性,影响了电池-电极合和数据质量.

研究的目的:

• 开发高度可定制的3D微电极阵列 (MEAs),用于精确,多平面的3D细胞培养和器官中的电活动监测.
• 克服传统MEA在捕获来自更深层组织的信号方面的局限性,并提高制造效率.

主要方法:

• 集成喷墨打印,聚焦离子束 (FIB) 削,以及用于制造3DMEAs的电沉积.
• 在玻璃基板上制造高比例 (高达44:1) 的电极结构,具有精确的电极开口 (3和6μm).
• 阻抗和噪声的表征 (RMS噪声降至0.2 pA) 用于安培度测量.

主要成果:

• 展示了高度可定制的3D MEAs,具有精确的电极放置和高面积比.
• 达到适用于敏感电压测量的低噪声特性.
• 成功记录了人类诱导多能干细胞 (hiPSC) 衍生的皮质器官在现场和在MEA培养期间的电生理活性.

结论:

• 开发的3DMEAs为在器官中神经活动的体外研究提供了重大进展.
• 这项技术可在正常和病态条件下进行高吞吐率的选择性电流分析.
• 这种制造方法使得精确的多平面记录对于理解复杂的3D生物模型中的功能连接至关重要.