Микромасштабная технология матриц игольчатых электродов расширила возможности применения в науке о мозге и инженерии, например, в электрофизиологических исследованиях, системах доставки лекарств и химических веществ, а также в оптогенетике.
Однако одной из проблем является уменьшение повреждения тканей / нейронов, связанного с проникновением иглы, особенно для экспериментов с хронической вставкой и будущих медицинских применений. Стратегия решения – использование игл микромасштабного диаметра (e.грамм., < 5 мкм) с гибкими свойствами. Однако такие физически ограниченные иглы не могут проникнуть в мозг и другие биологические ткани из-за деформации иглы или ее поломки при проникновении.
Группа исследователей из Департамента инженерии электротехнической и электронной информации и Междисциплинарного научно-исследовательского института (EIIRIS) Технологического университета Тоёхаси разработала методологию временного повышения жесткости длинной гибкой микроиглы с высоким соотношением сторон (e.грамм., 500 мкм в длину), не влияя на диаметр иглы и гибкость ткани. Это было достигнуто путем встраивания основы иглы в пленочный каркас, который растворяется при контакте с биологической тканью. Фиброин шелка используется в качестве растворимой пленки, поскольку он обладает высокой биосовместимостью и является известным биоматериалом, используемым в имплантируемых устройствах.
"Мы исследовали подготовку каркаса на шелковой основе для микроиглы, количественно проанализировали жесткость иглы и оценили проникающую способность, используя мозг мыши in vitro / in vivo. Кроме того, в качестве реального применения иглы мы продемонстрировали глубинную инъекцию флуоресцентных частиц в мозг in vivo и подтвердили это, наблюдая флуоресцентный конфокальный микроскоп" объяснил первый автор, магистрант Сатоши Яги и соавтор, кандидат наук Шота Ямагива.
Руководитель исследовательской группы, доцент Такеши Кавано сказал: "Подготовка растворимого основного каркаса очень проста, но эта методология обещает мощное проникновение в ткани с использованием многочисленных гибких микроигл с высоким соотношением сторон, включая электроды для записи / стимуляции, стеклянные пипетки и оптогенетические волокна." Добавил он: "Это может значительно снизить инвазивность и обеспечить более безопасное проникновение в ткани, чем традиционные подходы."