🗊Презентация Мультиэлектродные массивы (лекция 4)

Современные мультиэлектродные массивы

Исследования на клеточных биосенсорах Базовая схема любого клеточного биосенсора. Он состоит из двух частей: Нейрональной клеточной культуры на поверхности преобразователя, Самого преобразователя, включающего передатчики потенциалов и химических сигналов. Живая клетка служит как чувствительный элемент или первичный преобразователь для ответов на электрические и химические стимулы, препараты или сигналы соседних клеток. Она продуцирует соответствующие ответы, такие как внеклеточные изменения молекул и ионов, электрические потенциалы, изменения импеданса и т.д. Вторичный преобразователь детектирует эти ответы и преобразует их в электрические сигналы. Всё это вместе создаёт клеточный биосенсор. Большинство тех, кто работает на биосенсорах, имеют в виду перспективу перейти к условиям «ин-виво», т.е. выращивание культуры нейронов на разных датчиках – это модель вживления в мозг.

Метаболизм нейрона

Биосенсор «patch clamp»

Биосенсор LAPS

Биосенсор FET

Биосенсор QSM

Биосенсор ECIS

Биосенсор MEA

Биосенсоры MEA (microelectrodes array) MEA-чипы создавались для регистрации клеточных импульсов, включая их частоту, амплитуду, форму волны и скорость. При помощи микротехнологий нанесеносятся Au, Ir, Pt и другие металлы на стеклянный или силиконовый субстрат для формирования электродов, контактных дорожек, нанесения проводящего слоя и выставления электродных площадок для контакта с тканями или клетками. Размер площадок варьируется от 10 до 100 мкм, шаг между ними от 50 до 500 мкм.

Общий вид MEA-чипов

Различные коммерческие модели MEA-чипов (a) 64-канальный MEA-чип фирмы MCS; (b) Подложка из микроэлектродов; (c) Модель Aynda MEA60; (d) Модель MED64 Panasonic.

Топология клеточной культуры и активность нейронов

Исследование переживающих срезов (a) 60 электродов 30 мкм с шагом 50 мкм - прямоугольный массив «3 на 20». (b) 64 электрода с квадратами 40 мкм и шагом 60 мкм. Субмассив «2 на 8» для стимуляции волокон субмассив «4 на 12» для регистрации ответов от пирамидных клеток. (c) 60 электродов 30 мкм и шагом 50 мкм. Имеется два субмассива «3 на 7» для стимуляции перфорированного пучка, для записи в зубчатой извилине и субмассив «3 на 6» для записи пирамид. (d) Группы электродов по 39 и 49 с диаметром 30 и 20 мкм соответственно и шагом 50 мкм. Один стимулирующий субмассив, содержащий 7 триплетов и 4 линейных субмассива по 7 или 8 электродов для записи разных участков (e) Регистрация при помощи MEA-чипа вызванных потенциалов от среза гиппокампа. Ритмическая стимуляциот коллатералей аксонов пирамид гиппокампа (интервал 40 мс).