Uma sonda neural de longa duração

26 de janeiro de 2024

(Notícias do Nanowerk) O registo da actividade de grandes populações de neurónios individuais no cérebro durante longos períodos de tempo é crucial para aprofundar a nossa compreensão dos circuitos neurais, para permitir novas terapias baseadas em dispositivos médicos e, no futuro, para interfaces cérebro-computador que requerem alta- resolução de informações eletrofisiológicas. Mas hoje existe uma compensação entre a quantidade de informação de alta resolução que um dispositivo implantado pode medir e por quanto tempo ele pode manter o desempenho de gravação ou estimulação. Implantes rígidos de silicone com muitos sensores podem coletar muitas informações, mas não podem permanecer no corpo por muito tempo. Dispositivos menores e flexíveis são menos intrusivos e podem durar mais tempo no cérebro, mas fornecem apenas uma fração da informação neural disponível. Recentemente, uma equipe interdisciplinar de pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) John A. Paulson de Harvard, em colaboração com a Universidade do Texas em Austin, MIT e Axoft, Inc., desenvolveu um dispositivo implantável macio com dezenas de sensores que pode registrar a atividade de um único neurônio no cérebro de forma estável por meses. Fotografia de sondas neurais encapsuladas em elastômero com quatro camadas de conjuntos de eletrodos. (Imagem: Jia Liu Group/Harvard SEAS) A pesquisa foi publicada em Nature Nanotechnology (“Sondas neurais in vivo escaláveis ​​espaço-temporalmente em 3D baseadas em elastômeros fluorados”). “Desenvolvemos interfaces cérebro-eletrônicas com resolução unicelular que são mais compatíveis biologicamente do que os materiais tradicionais”, disse Paul Le Floch, primeiro autor do artigo e ex-aluno de pós-graduação no laboratório de Jia Liu, professor assistente de bioengenharia no SEAS. . “Este trabalho tem o potencial de revolucionar o design da bioeletrônica para registro e estimulação neural e para interfaces cérebro-computador.” Le Floch é atualmente o CEO da Axoft, Inc, uma empresa fundada em 2021 por Le Floch, Liu e Tianyang Ye, um ex-aluno de graduação e pós-doutorado no Park Group em Harvard. O Escritório de Desenvolvimento Tecnológico de Harvard protegeu a propriedade intelectual associada a esta pesquisa e licenciou a tecnologia para a Axoft para desenvolvimento adicional. Para superar a compensação entre taxa de dados de alta resolução e longevidade, os pesquisadores recorreram a um grupo de materiais conhecidos como elastômeros fluorados. Os materiais fluorados, como o Teflon, são resilientes, estáveis ​​em biofluidos, têm excelente desempenho dielétrico a longo prazo e são compatíveis com técnicas padrão de microfabricação. Os pesquisadores integraram esses elastômeros dielétricos fluorados com pilhas de microeletrodos macios – 64 sensores no total – para desenvolver uma sonda de longa duração que é 10,000 vezes mais macia do que as sondas flexíveis convencionais feitas de plásticos de engenharia de materiais, como poliimida ou parileno C. A equipe demonstrou o dispositivo in vivo, registrando informações neurais do cérebro e da medula espinhal de camundongos ao longo de vários meses. “Nossa pesquisa destaca que, ao projetar cuidadosamente vários fatores, é viável projetar novos elastômeros para interfaces neurais estáveis ​​a longo prazo”, disse Liu, que é o autor correspondente do artigo. “Este estudo pode expandir a gama de possibilidades de design para interfaces neurais.” A equipe de pesquisa interdisciplinar também incluiu os professores do SEAS Katia Bertoldi, Boris Kozinsky e Zhigang Suo. “Projetar novas sondas e interfaces neurais é um problema muito interdisciplinar que requer conhecimentos em biologia, engenharia elétrica, ciência dos materiais, engenharia mecânica e química”, disse Le Floch.

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• Fonte: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64520.php