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神經細胞電生理信號分析系統

神經細胞電生理信號分析系統

定向細胞拉伸培養設備

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

在這種應用中，SMEAs被用作細胞培養基質；因此，設備的表面形貌和機械性能應該對被嵌入的可拉伸電氣互連所影響達到蕞小。

定向細胞拉伸培養設備使用了一種新型的微驅動SMEA的設計和微細加工技術，以實現可拉伸性，并以蕞小的表面積專1用于電氣互連和明確的表面應變分布，結合集成的不同的微圖案，使細胞對齊和定向拉伸。

特殊的機械設計也使SMEA具有長期循環拉伸細胞培養物所需的電子機械疲勞壽命（在超過16萬次20%的拉伸和放松循環中，電氣互連的電阻穩定）。所提出的制造方法是基于的微細加工技術和材料，并規避了使用非常規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。細胞培養實驗證明了SMEA在長期培養實驗中的堅固性以及與倒置熒光顯微鏡的兼容性。

細胞體外電生理功能監測系統

創傷性腦損傷(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后常見的認知缺陷是持續性工作記憶的破壞，細胞電生理機械力刺激聯用系統，其體外相關性是持久的神經元網絡同步，可以由GABAA拮抗劑荷包牡丹堿在藥理學上誘導。

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

在弟一次激發后24小時用荷包牡丹堿進行第二次激發顯著降低了DG中的標準化自發事件率。

此外，我們的細胞體外電生理功能監測系統過在一個平臺中結合多種實驗范式來說明sMEA在TBI研究中的效用，這有可能對導致TBI功能后果的機制進行新的調查，并加快藥1物發現的速度。

體外研究

每年有超過 170 萬美國人遭受創傷性腦損傷 (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上花費了數十億美元，細胞電生理特性機械刺激加載系統，但人們對神經創傷性損傷的機制知之甚少，所有 35 項神經保護臨床試驗均以失敗告終。在大多數情況下，細胞損傷的主要生物力學機制是病理性拉伸撞擊過程中的腦組織。MEASSuRE 在體外受控環境中重現 TBI、SCI 或的生物力學。為了研究反復的影響和與神經退行性疾病的聯系，可以產生多處傷害。MEASSuRE 允許功能性篩選直接評估候選的功效，加速臨床前發現過程。病理細胞拉伸神經創傷研究與MEASSuRE 允許在受控環境中可靠且重復地再現 TBI 和 SCI 的生物力學。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元的電生理變化。因此，細胞電生理，可以很容易地評估或其他策略的有效性，細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生開發基于潛在損傷的電生理學而不是認知測試的改進的協議。 肌肉損傷研究與MEASSuRE 將允許調查由過度緊張或壓縮引起的肌肉損傷的機制，并評估加速恢復的。 查看全尺寸修復研究的機制參與身體不同部位受傷后的修復過程，例如創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：神經退行性疾病研究諸如阿爾茨海默病的神經變性疾病具有與 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。