p Nosso conhecimento atual de como o cérebro funciona é muito pobre. Os sinais elétricos viajam pelo cérebro e por todo o corpo, e as propriedades elétricas dos tecidos biológicos são estudadas usando eletrofisiologia. Para adquirir uma grande amplitude e alta qualidade de sinais neuronais, o registro intracelular é uma metodologia poderosa em comparação ao registro extracelular para medir a voltagem ou corrente através das membranas celulares. Dispositivos baseados em nanofios e nanotubos foram desenvolvidos para as aplicações de registro intracelular para demonstrar as vantagens desses dispositivos com alta resolução espacial e alta sensibilidade. p Contudo, comprimento desses dispositivos de eletrodo de nanofio / nanotubo é atualmente limitado a menos de 10 µm devido a problemas de processo que ocorrem durante a fabricação de dispositivos em nanoescala de alta proporção de aspecto, que têm mais de 10 µm de comprimento. Assim, nanodispositivos convencionais não são aplicáveis ​​a neurônios / células dentro de tecidos biológicos espessos, incluindo fatias de cérebro e cérebro in vivo.

p Uma equipe de pesquisa do Departamento de Engenharia Elétrica e Eletrônica da Informação e do Instituto de Pesquisa Interdisciplinar Inspirada na Eletrônica (EIIRIS) da Universidade de Tecnologia de Toyohashi desenvolveu eletrodos de ponta em nanoescala baseados em micro-micro-dimensão tridimensionais (NTEs) com mais de 100 µm. O comprimento da agulha excede o dos dispositivos intracelulares convencionais baseados em nanofios / nanotubos, expandindo assim a gama de aplicações de nanodispositivos no registro intracelular, como a penetração no tecido profundo. Adicionalmente, eles realizam gravações intracelulares usando células musculares.

p "Um desafio tecnológico em eletrofisiologia são os registros intracelulares em um tecido biológico espesso. Por exemplo, um comprimento de agulha de mais de 40 µm é necessário para a realização de experimentos de fatia do cérebro. Contudo, é quase impossível penetrar agulhas de diâmetro em nanoescala com uma alta proporção de aspecto, por causa da nanoestrutura semelhante a um cabelo comprido, que possui rigidez insuficiente. Por outro lado, nosso NTE, que é um eletrodo em forma de cone com 120 µm de comprimento, tem rigidez suficiente para perfurar tecidos e células ", explica o primeiro autor candidato a doutorado, Yoshihiro Kubota.

p O líder da equipe de pesquisa, O professor associado Takeshi Kawano disse:"Embora tenhamos demonstrado os resultados preliminares de nosso dispositivo NTE, a fabricação em lote de tais eletrodos intracelulares, que têm um comprimento de agulha superior a 100 µm, deve levar a um avanço nas tecnologias do dispositivo. Isso acabará por levar à realização de vários locais, registros intracelulares de profundidade para tecidos biológicos, incluindo fatias de cérebro e cérebro in vivo, que estão além da capacidade dos dispositivos intracelulares convencionais. "

p Conforme abordado pela equipe de pesquisa, o NTE tem potencial para ser usado em células que estão profundamente dentro de um tecido biológico, incluindo fatia do cérebro e cérebro in vivo, acelerando assim a compreensão do cérebro.