Биосовместимая мультиэлектродная ячейка для исследования нейронов с использованием капиллярной микроскопии

Аннотация:

Современные исследования нейронных сетей in vitro требуют интеграции методов электрофизиологии и высокоточной визуализации. Несмотря на прогресс в разработке мультиэлектродных массивов МЕА (multielectrode arrays, МЕА), сохраняются проблемы их совместимости с оптическими методами. Это особенно важно при длительных экспериментах, когда необходимо продолжительное наблюдение живых клеток. Для этих целей была разработана биосовместимая мультиэлектродная ячейка, которая создает контролируемые условия для культивирования нейронов в ходе эксперимента. В настоящей статье описана интегрированная система, совместимая со сканирующим капиллярным микроскопом. Разработанная ячейка обеспечивает стабильность параметров за счет взаимосвязанных подсистем: газового и температурного контроля, микрофлюидного управления буферными растворами. Комплексное понимание функционирования нейронных сетей невозможно без одновременного анализа как электрической активности, так и морфологических изменений на клеточном и субклеточном уровнях. Для регистрации электрической активности нейронов в настоящее время используется несколько основных подходов. МЕА (multielectrode arrays, МЕА) представляют собой набор микроэлектродов, интегрированных в культуральную подложку, что позволяет неинвазивно регистрировать потенциалы действия от множества нейронов одновременно. Современные МЕА-системы, такие как разработанные Kagan и соавторами, обеспечивают регистрацию с высоким пространственным разрешением благодаря высокой плотности электродов и продвинутой CMOS-интеграции (complementary metal-oxide-semiconductor, комплементарная структура металл - оксид -полупроводник, CMOS). Несмотря на значительные достижения, существующие технологии сталкиваются с рядом сложностей. Традиционные МЕА имеют недостаточное пространственно-временное разрешение для регистрации активности на уровне отдельных синапсов и дендритных отростков. Биосовместимость электродов и подложек часто недостаточна для поддержания жизни клеток при длительном культивировании. Особую сложность представляет совмещение методов микроскопии и электрофизиологии из-за различных требований к экспериментальной установке и возможных паразитных взаимодействий между электронными системами регистрации. Сканирующая капиллярная микроскопия (СКМ) представляет собой перспективный метод визуализации живых клеток с высоким разрешением. В работе представлен подробный обзор использования капиллярной микроскопии в исследовании нейронов. Этот метод основан на измерении ионного тока через электролит в стеклянном капилляре при приближении капилляра к поверхности клетки, что позволяет получать трехмерные изображения с разрешением, превышающим дифракционный предел оптической микроскопии.

Авторы:

Издание: Медицинская техника
Год издания: 2025
Объем: 4с.
Дополнительная информация: 2025.-N 4.-С.41-44. Библ. 10 назв.
Просмотров: 1