Однако длина этих электродных устройств из нанопроволоки / нанотрубок в настоящее время ограничена до менее 10 мкм из-за технологических проблем, возникающих при изготовлении наноразмерных устройств с высоким аспектным соотношением, длина которых превышает 10 мкм. Таким образом, обычные наноустройства неприменимы к нейронам / клеткам в толстых биологических тканях, включая срезы мозга и мозг in vivo.
Исследовательская группа из Департамента инженерии электротехнической и электронной информации и Междисциплинарного исследовательского института, основанного на электронике (EIIRIS) Технологического университета Тоёхаси, разработала трехмерные микронные электроды с наноразмерными наконечниками (NTE), длина которых превышает 100 мкм. Длина иглы превышает длину обычных внутриклеточных устройств на основе нанопроволоки / нанотрубок, что расширяет диапазон применения наноустройств для внутриклеточной записи, например, для проникновения в глубокие ткани.
Кроме того, они выполняют внутриклеточные записи с использованием мышечных клеток.«Технологической проблемой в электрофизиологии является внутриклеточная запись в толстой биологической ткани. Например, для проведения экспериментов с срезами головного мозга необходима игла длиной более 40 мкм. Однако практически невозможно проникнуть через иглы наноразмерного диаметра с высоким аспектом -отношение из-за длинной волосовидной наноструктуры, которая имеет недостаточную жесткость.
С другой стороны, наш NTE, который представляет собой конусообразный электрод длиной 120 мкм, обладает достаточной жесткостью, чтобы пробивать ткани и клетки ", — объясняет первый автор. Кандидат наук, Ёсихиро Кубота.
Руководитель исследовательской группы, доцент Такеши Кавано сказал: «Хотя мы продемонстрировали предварительные результаты нашего устройства NTE, серийное производство таких внутриклеточных электродов с длиной иглы более 100 мкм должно привести к усовершенствованию устройства. Это в конечном итоге приведет к реализации многосайтовых, глубинных внутриклеточных записей для биологических тканей, включая срезы мозга и мозга in vivo, что выходит за рамки возможностей обычных внутриклеточных устройств ».
По мнению исследовательской группы, NTE может использоваться в клетках, находящихся глубоко внутри биологической ткани, включая срез мозга и мозг in vivo, тем самым ускоряя понимание мозга.