Nuestra comprensión actual de cómo funciona el cerebro es muy pobre. Las señales eléctricas viajan alrededor del cerebro y por todo el cuerpo, y las propiedades eléctricas de los tejidos biológicos se estudian usando electrofisiología. Para adquirir una gran amplitud y una alta calidad de neuronalSeñales, la grabación intracelular es una metodología poderosa en comparación con la grabación extracelular para medir el voltaje o la corriente a través de las membranas celulares. Se han desarrollado dispositivos basados en nanowire y nanotubos para las aplicaciones de grabación intracelular para demostrar las ventajas de estos dispositivos que tienen una alta resolución espacial yalta sensibilidad.
Sin embargo, la longitud de estos dispositivos de electrodos de nanocables / nanotubos está actualmente limitada a menos de 10 µm debido a problemas de proceso que se producen durante la fabricación de dispositivos de nanoescala de alta relación de aspecto, que tienen más de 10 µm de longitud. Por lo tanto, los dispositivos nano convencionalesno son aplicables a las neuronas / células dentro de tejidos biológicos gruesos, incluidos los cortes cerebrales y el cerebro in vivo.
Un equipo de investigación en el Departamento de Ingeniería de la Información Eléctrica y Electrónica y el Instituto de Investigación Interdisciplinaria Inspirado en Electrónica EIIRIS de la Universidad Tecnológica de Toyohashi ha desarrollado electrodos tridimensionales con nanoescala NTE basados en microneed? E.de 100 µm. La longitud de la aguja excede la de los dispositivos intracelulares convencionales basados en nanocables / nanocables, lo que amplía la gama de aplicaciones de nanodispositivos en el registro intracelular, como la penetración profunda de tejidos. Además, realizan grabaciones intracelulares utilizando células musculares.
"Un desafío tecnológico en electrofisiología son los registros intracelulares dentro de un tejido biológico grueso. Por ejemplo, se necesita una longitud de aguja de más de 40 µm para realizar experimentos de corte cerebral. Sin embargo, es casi imposible penetrar agujas de diámetro a nanoescala con un alto-aspect-ratio, debido a la larga nanoestructura con forma de cabello que tiene una rigidez insuficiente. Por otro lado, nuestro NTE, que es un electrodo en forma de cono de 120 µm de largo, tiene suficiente rigidez para perforar tejidos y células ", explica elprimer autor candidato a doctorado, Yoshihiro Kubota.
El líder del equipo de investigación, el profesor asociado Takeshi Kawano dijo: "Aunque demostramos los resultados preliminares de nuestro dispositivo NTE, la fabricación por lotes de dichos electrodos intracelulares, que tienen una longitud de aguja de más de 100 µm, debería conducir a un avance enlas tecnologías del dispositivo. Esto eventualmente conducirá a la realización de grabaciones intracelulares profundas y multisitio para tejidos biológicos, incluyendo cortes cerebrales y cerebro in vivo, que están más allá de la capacidad de los dispositivos intracelulares convencionales ".
Según lo indicado por el equipo de investigación, el NTE tiene el potencial de ser utilizado en células que se encuentran en lo profundo de un tejido biológico, incluido el corte cerebral y el cerebro in vivo, acelerando así la comprensión del cerebro.
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Materiales proporcionados por Universidad de Tecnología de Toyohashi . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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