神經(jīng)細(xì)胞電生理信號分析系統(tǒng)

神經(jīng)細(xì)胞電生理信號分析系統(tǒng)

定向細(xì)胞拉伸培養(yǎng)設(shè)備

定向細(xì)胞拉伸培養(yǎng)設(shè)備上的彈性微電極陣列（SMEAs）是研究機械刺激下設(shè)備上播種的活1細(xì)胞的電生理學(xué)的有用工具。

在這種應(yīng)用中，SMEAs被用作細(xì)胞培養(yǎng)基質(zhì)；因此，設(shè)備的表面形貌和機械性能應(yīng)該對被嵌入的可拉伸電氣互連所影響達(dá)到蕞小。

定向細(xì)胞拉伸培養(yǎng)設(shè)備使用了一種新型的微驅(qū)動SMEA的設(shè)計和微細(xì)加工技術(shù)，以實現(xiàn)可拉伸性，并以蕞小的表面積專1用于電氣互連和明確的表面應(yīng)變分布，結(jié)合集成的不同的微圖案，使細(xì)胞對齊和定向拉伸。

特殊的機械設(shè)計也使SMEA具有長期循環(huán)拉伸細(xì)胞培養(yǎng)物所需的電子機械疲勞壽命（在超過16萬次20%的拉伸和放松循環(huán)中，電氣互連的電阻穩(wěn)定）。所提出的制造方法是基于的微細(xì)加工技術(shù)和材料，并規(guī)避了使用非常規(guī)方法和材料制造可拉伸電極陣列所帶來的加工問題。

SMEA的電化學(xué)阻抗譜表征顯示，直徑為12um的TiN電極在1kHz時阻抗幅度為4.5MΩ。細(xì)胞培養(yǎng)實驗證明了SMEA在長期培養(yǎng)實驗中的堅固性以及與倒置熒光顯微鏡的兼容性。

細(xì)胞體外電生理功能監(jiān)測系統(tǒng)

創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)會改變功能和行為，其特點是體外電生理功能的變化。

輕度至中度TBI后常見的認(rèn)知缺陷是持續(xù)性工作記憶的破壞，細(xì)胞電生理機械力刺激聯(lián)用系統(tǒng)，其體外相關(guān)性是持久的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)同步，可以由GABAA拮抗劑荷包牡丹堿在藥理學(xué)上誘導(dǎo)。

我們的細(xì)胞體外電生理功能監(jiān)測系統(tǒng)利用一種用于TBI研究的新型體外平臺，即可拉伸微電極陣列(sMEA)，來研究TBI對荷包牡丹堿誘導(dǎo)的海馬中持久網(wǎng)絡(luò)同步的影響。機械刺激在損傷后24小時顯著破壞荷包牡丹堿誘導(dǎo)的、持久的網(wǎng)絡(luò)同步，盡管齒狀回(DG)和CA1的標(biāo)準(zhǔn)化自發(fā)事件率顯著增加表明受損神經(jīng)元的持續(xù)放電能力。

在弟一次激發(fā)后24小時用荷包牡丹堿進行第二次激發(fā)顯著降低了DG中的標(biāo)準(zhǔn)化自發(fā)事件率。

此外，我們的細(xì)胞體外電生理功能監(jiān)測系統(tǒng)過在一個平臺中結(jié)合多種實驗范式來說明sMEA在TBI研究中的效用，這有可能對導(dǎo)致TBI功能后果的機制進行新的調(diào)查，并加快藥1物發(fā)現(xiàn)的速度。

體外研究

每年有超過 170 萬美國人遭受創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI) 或，12，000-20，000 人遭受脊髓損傷 (SCI)。盡管過去幾十年在研究和開發(fā)上花費了數(shù)十億美元，細(xì)胞電生理特性機械刺激加載系統(tǒng)，但人們對神經(jīng)創(chuàng)傷性損傷的機制知之甚少，所有 35 項神經(jīng)保護臨床試驗均以失敗告終。在大多數(shù)情況下，細(xì)胞損傷的主要生物力學(xué)機制是病理性拉伸撞擊過程中的腦組織。MEASSuRE 在體外受控環(huán)境中重現(xiàn) TBI、SCI 或的生物力學(xué)。為了研究反復(fù)的影響和與神經(jīng)退行性疾病的聯(lián)系，可以產(chǎn)生多處傷害。MEASSuRE 允許功能性篩選直接評估候選的功效，加速臨床前發(fā)現(xiàn)過程。病理細(xì)胞拉伸神經(jīng)創(chuàng)傷研究與MEASSuRE 允許在受控環(huán)境中可靠且重復(fù)地再現(xiàn) TBI 和 SCI 的生物力學(xué)。通過將損傷后電生理與損傷前水平進行比較，可以使用嵌入的微電極以直接的方式評估受損神經(jīng)元的電生理變化。因此，細(xì)胞電生理，可以很容易地評估或其他策略的有效性，細(xì)胞電生理機械刺激模型裝置，以限度地減少受傷后的損害。研究MEASSuRE 將允許研究人員和醫(yī)生開發(fā)基于潛在損傷的電生理學(xué)而不是認(rèn)知測試的改進的協(xié)議。 肌肉損傷研究與MEASSuRE 將允許調(diào)查由過度緊張或壓縮引起的肌肉損傷的機制，并評估加速恢復(fù)的。 查看全尺寸修復(fù)研究的機制參與身體不同部位受傷后的修復(fù)過程，例如創(chuàng)傷性腦損傷后的大腦。機械感受器的機制尚不清楚。MEASSuRE 將成為闡明和研究這一機制的有用工具。其他：神經(jīng)退行性疾病研究諸如阿爾茨海默病的神經(jīng)變性疾病具有與 TBI 共同的病理途徑，例如，淀粉樣斑塊的積聚。因此， MEASSuRE 可能是早期評估候選對阿爾茨海默病的寶貴工具。