2025年1月，东京大学Yoshiho Ikeuchi团队在期刊《Advanced Healthcare Materials》（IF：10.0）在线发表题为：Insulative Compression of Neuronal Tissues on Microelectrode Arrays by Perfluorodecalin Enhances ElectroJD足球反波胆APP下载ysiological Measurements的高水平研究论文。


JD足球反波胆APP下载阵列（MEA）技术为探索神经网络动力学提供了一种强大的方法。一个关键的挑战是将包括神经类器官在内的3D神经组织与平坦的MEA表面连接起来，因为将神经元放置在电极附近对于记录神经元的微弱细胞外信号至关重要。


为了提高MEA的性能，大多数研究都集中在改善其表面处理上，而很少关注从介质方面改善组织MEA相互作用。在这里，介绍了一种通过在神经组织上覆盖全氟十氢萘（PFD）（一种生物相容性氟化溶剂）来增强MEA测量的策略。在脑类器官上放置PFD可以隔离和压缩MEA上的组织，从而显著增强电生理记录。该技术甚至可以检测到运动神经类器官捆绑轴突中动作电位传播等细微信号。此外，PFD在急性记录中稳定组织，其透明度允许进行光遗传学操作。

这项研究强调了PFD作为完善体外神经元培养电生理测量工具的潜力。这可以开辟新的途径来利用神经科学研究的准确性，并扩展神经功能和连接的体外研究工具包。


创新点


首次提出了一种通过在神经组织上覆盖全氟十二烷（PFD）来增强JD足球反波胆APP下载阵列（MEA）电生理测量的方法。


传统的MEA技术在与3D神经组织（如神经类器官）结合时存在接触面积有限的问题。该研究通过在MEA上覆盖PFD，使得3D神经组织与电极表面的接触面积增大，从而能够记录到更多原本无法接触电极的神经元的活动，拓展了MEA在3D神经组织研究中的应用范围。

PFD的使用不仅提高了信号的幅度，还增强了信号的信噪比，使得MEA能够更准确地检测神经网络的活动，包括神经元之间的连接和网络的同步性等。


PFD具有良好的光学透明性，因此在使用PFD增强MEA测量的同时，还可以进行光遗传学操作。


该方法不仅适用于长期培养的细胞，还能够用于急性神经组织的记录。研究者们通过在MEA上覆盖PFD，成功稳定了自由漂浮的神经类器官，并实现了对其电生理活动的清晰记录。


文献精读


Q1：全氟十二烷（PFD）在神经科学研究中除了增强MEA电生理测量外，还有哪些潜在应用？


A：PFD具有高密度和不溶于水的特性，可以用于增加组织的JD足球反波胆APP下载气供应，支持神经组织的生长和修复，例如在神经损伤修复研究中，通过局部应用PFD来提高受损神经组织的JD足球反波胆APP下载合，促进其功能恢复。PFD的化学稳定性和生物惰性使其可以作为药物载体，将神经药物精确递送到目标神经组织，提高药物的靶向性和有效性，同时减少对其他组织的副作用，这在神经疾病治疗研究中具有重要价值。PFD的光学透明性使其在结合光学成像技术时具有优势，可以在进行电生理记录的同时，进行神经活动的光学成像，如荧光成像或光遗传学成像，为研究神经网络的复杂动态提供更全面的信息。

Q2：在MEA技术中，除了使用PFD外，还有哪些方法可以提高MEA与3D神经组织的接触面积？


A：一种方法是改进电极设计，例如开发具有三维结构的电极，如锥形电极或微针电极，这些电极可以深入到3D神经组织中，增加与神经元的接触点。另一种方法是优化MEA的表面特性，通过表面修饰技术，如涂覆生物相容性材料或细胞外基质成分，增强神经组织在MEA上的附着力和生长，从而提高接触面积。此外，还可以采用微流控技术与MEA结合，通过微流控通道引导神经组织的生长方向，使其更接近电极表面，或者在MEA上构建微尺度的结构，如微槽或微柱，为神经组织提供更多的接触空间。这些方法各有优缺点，需要根据具体的实验需求和神经组织的特性进行选择和优化。

Q3：在使用PFD增强MEA测量时，如何避免或减少背景噪声的增加？


A：在实验前对MEA进行充分的清洗和校准，确保电极表面干净无杂质，减少由于电极污染引起的噪声。优化PFD的用量和覆盖方式，避免过量的PFD导致不必要的噪声增加，同时确保PFD均匀覆盖在神经组织上，减少局部信号干扰。可以在数据处理阶段采用先进的信号处理算法，如小波去噪或自适应滤波等，对记录到的信号进行降噪处理，提取出有效的神经信号，提高信噪比。还可以在实验环境中采取屏蔽措施，减少外部电磁干扰对MEA测量的影响，从而降低背景噪声。