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关 键 词：创伤性脑损伤,创伤性脑损伤体外模拟设备,创伤性脑损伤体外模型,神经细胞拉伸诱导损伤系统
发布时间：2022-04-09
体外神经电活动监测系统
在具**械活性的生物组织中连接电子器件和记录电生理活动是一项非常困难的挑战。
这种挑战延伸到记录脑组织在创伤性脑损伤（TBI）情况下的神经功能，创伤性脑损伤是由快速（数百毫秒内）和大（大于5%的应变）的大脑变形引起的。连接电极必须在多个层面上具有生物相容性，并应与组织一起变形以防止额外的机械损伤。
我们的体外神经电活动监测系统拥有一种弹性可拉伸的微电极阵列（SMEA），它能够经受大的、双轴的、二维的拉伸而保持功能。
新的SMEA由硅膜上的可弹性拉伸的薄金属膜组成。它可以在大的双轴变形之前、期间和之后刺激和检测来自培养的脑组织（海马片）的电活动。
我们已经将SMEA纳入了一个特性良好的体外TBI研究平台——体外神经电活动监测系统，该平台通过拉伸SMEA和粘附的脑片培养，再现了TBI的生物力学特性。
机械损伤参数，如应变和应变率，可以被精1确控制以产生特定水平的损伤。
SMEA允许在损伤前后对神经元功能进行量化，而不需要打破培养的无菌性或为损伤事件重新定位电极，因此可以进行连续和长期的测量。
我们报告了SMEA的测试以及研究机械刺激对神经元功能影响的初步应用，它可以作为一个高含量的、用于TBI的药1物筛查平台。
细胞机械拉伸损伤培养设备
据估计，创伤性脑损伤，每年约有150万美国人遭受创伤性脑损伤（TBI），其中约80%被认为是轻度伤害。
根据定义，神经细胞拉伸诱导损伤系统，轻度TBI引起的症状持续不到半小时，显然不需要治1疗就能解决，所以对轻度TBI的研究往往被忽视，导致这一广泛存在的问题出现了重大的知识空白。
在这项工作中，我们研究了新生儿/青少年海马在实验性轻度创伤后的功能（电生理）改变。我们以前使用的细胞机械拉伸损伤培养设备的工作报告了在体外损伤gt;10%的双轴变形后显著的细胞死1亡。
在这里，我们报告说，双轴变形低至5%就会影响海马切片文化体外轻度损伤后弟一周的神经元功能。
这些结果表明，即使非常低的机械损伤事件也可能导致可量化的神经元网络功能障碍。此外，我们使用细胞机械拉伸损伤培养设备得出的结果强调，创伤性脑损伤体外模型，机械变形的安全限度或耐受性标准可能是特定的结果测量，而神经元功能是一个比细胞死1亡更敏感的损伤测量。
此外，发现损伤时组织的年龄是影响创伤后电生理功能缺陷的一个重要因素，表明发育状况和对轻度损伤的脆弱性之间存在关系。我们的研究结果表明，轻度小儿创伤性脑损伤可能导致比目前所认识的更严重的功能障碍。
细胞外神经元活动监测系统
微电极阵列（MEAs）被设计用来监测和/或刺激细胞外的神经元活动。然而，目前的MEA和神经组织之间的生物力学和结构不匹配仍然是神经接口的一个挑战。
细胞外神经元活动监测系统拥有一种制备具有改进的机械顺应性的神经电极的材料策略，它依赖于嵌入聚合物基质的金属薄膜电极。聚合物上的微电极的电极阻抗与玻璃基底上的MEA相当。
此外，可拉伸微电极阵列sMEA上的MEA可以弯曲和滚动，创伤性脑损伤体外模拟设备，提供与大脑和体内神经更好的结构接口。
细胞外神经元活动监测系统上的可拉伸微电极阵列sMEA可以被可逆地拉伸，并提供体外*1特的平台来同时研究神经细胞和组织对机械刺激的电生理学。将机械性能添加到MEA中是一个有前途的工具，可用于建立强大和可靠的神经接口。
细胞外神经元活动监测系统