Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Intracellulære innspillinger ved hjelp av nanotowerelektroder

Anonim

Vår nåværende forståelse av hvordan hjernen fungerer er svært dårlig. De elektriske signalene beveger seg rundt hjernen og gjennom hele kroppen, og de elektriske egenskapene til de biologiske vevene blir studert ved hjelp av elektrofysiologi. For å oppnå en stor amplitude og en høy kvalitet på nevrale signaler, er intracellulær opptak en kraftig metode sammenlignet med ekstracellulær opptak for å måle spenningen eller strømmen over cellemembranene. Nanowire- og nanobasebaserte enheter er utviklet for intracellulære opptaksprogrammer for å demonstrere fordelene ved disse innretningene har høy romlig oppløsning og høy følsomhet.

annonse


Lengden på disse nanorør / nanorørelektrodeenhetene er imidlertid begrenset til mindre enn 10 μm på grunn av prosessproblemer som oppstår under fabrikasjon av nanoskalaenheter med høy ytelsesforhold, som er over 10 μm lange. Således er konvensjonelle nanodevices ikke anvendelige for nevroner / celler i tykke biologiske vev, inkludert hjerneskiver og hjerne in vivo.

Et forskningsteam i Institutt for elektrisk og elektronisk informasjonsteknologi og det elektroniske inspirerte tverrfaglige forskningsinstituttet (EIIRIS) ved Toyohashi University of Technology har utviklet tredimensjonale mikroneed e-baserte nanoskala-tippede elektroder (NTE) som er lengre enn 100 um. Nålelengden overskrider den av de konvensjonelle nanotråden / nanorube-baserte intracellulære enheter, og dermed utvide omfanget av applikasjoner av nanodevices i intracellulær opptak, slik som dyp vevspenetrering. I tillegg utfører de intracellulære opptak ved hjelp av muskelceller.

"En teknologisk utfordring i elektrofysiologi er intracellulære opptak i et tykt biologisk vev. For eksempel er en nållengde på mer enn 40 μm nødvendig for å utføre hjerneskiveeksperimenter. Det er imidlertid nesten umulig å trenge inn i nanoskala diameter nåler med høyt aspekt -ratio på grunn av den lange hårlignende nanostrukturen som har utilstrekkelig stivhet. På den annen side har vår NTE, som er en 120 μm lang kegelformet elektrode, tilstrekkelig stivhet til å slå vev og celler, forklarer den første forfatteren PhD kandidat, Yoshihiro Kubota.

Lederen av forskerlaget, lektor Takeshi Kawano sa: "Selv om vi demonstrerte de foreløpige resultatene av vår NTE-enhet, bør batchfabrikken av slike intracellulære elektroder, som har en nållengde på mer enn 100 μm, føre til en fremgang i enheten teknologier. Dette vil etter hvert føre til realisering av multisite, dybde-intracellulære innspillinger for biologiske vev, inkludert hjerneskiver og hjernen in vivo, som er utenfor egenskapen til konvensjonelle intracellulære enheter. "

Som angitt av forskergruppen, har NTE muligheten til å bli brukt i celler som er dypt innenfor et biologisk vev, inkludert hjerneskive og hjerne in vivo, og dermed akselerere forståelsen av hjernen.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Toyohashi University of Technology . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Yoshihiro Kubota, Hideo Oi, Hirohito Sawahata, Akihiro Goryu, Yoriko Ando, ​​Rika Numano, Makoto Ishida og Takeshi Kawano. Nanoskala-tippede høy-aspekt-forhold vertikale mikronedelektroder for intracellulære opptak . Liten, 8. april 2016 DOI: 10.1002 / smll.201600172