健康

カスタマイズされた3Dニューラルチップを製造するために箱の外で考える

クレジット：Kaist 培養神経組織は、脳研究のための単純化された実験モデルとして広く使用されています。ただし、半導体プロセスを使用して製造されている神経組織の栽培および記録のための既存のデバイスには、形状の変更と3次元（3D）構造の実装に関して制限があります。 箱の外で考えることにより、Kaistの研究チームはカスタマイズされた3Dニューラルチップを正常に作成しました。彼らは最初に3Dプリンターを使用して中空のチャネル構造を製造し、次に使用しました 毛細血管作用 チャネルを導電性インクで自動的に満たし、電極と配線を作成します。この成果は、脳科学と脳の工学研究プラットフォームの設計の自由と汎用性を大幅に向上させると予想されています。論文はです 公開 ジャーナルで 高度な機能材料。 Bio and Brain Engineering省のYoonkey Nam教授が率いる研究チームは、従来の半導体ベースの製造の限界を克服するプラットフォームテクノロジーの開発に成功しています。この技術により、3D微小電極アレイ（ニューロンの電気生理学的信号を測定および刺激するために3D空間に配置された複数の微小電極を備えた神経界面）の正確な製造が可能になります。 半導体プロセスに基づいた既存の3D微小電極アレイ製造は、3D設計の自由度が限られており、高価です。これらの問題を克服するために最近3D印刷ベースの製造技術が提案されていますが、「導電性材料パターン形成→絶縁体コーティング→電極開口」の従来のシーケンスに従うため、さまざまなin vitroニューラルネットワーク構造の3D設計の自由の観点から制限があります。 Kaist Researchチームは、3Dが提供する優れた3Dデザインの自由を活用しました 印刷技術 印刷された材料を絶縁体として使用する能力。従来のプロセスを逆転させることにより、彼らはin vitro培養のための3Dニューロンネットワークモデルのより柔軟な設計と機能的測定を可能にする革新的な方法を確立しました。 まず、3Dプリンターを使用して、ミクロタンネルを備えた中空の3D絶縁体を印刷しました。この構造は、3D空間の導電性材料の安定した足場として機能し、さまざまな3Dニューロンネットワークの作成もサポートするように設計されています。その後、彼らは毛細血管作用を使用してこれらの内部マイクロタンネルを埋めることにより、 導電性インク、彼らは、複雑な3D培養サポート構造内で、より自由に配置された微小電極を備えた3D足場ミクロエレクトロードアレイを作成できます。 新しいプラットフォームは、プローブタイプ、キューブタイプ、モジュラー型などのさまざまなチップ形状を作成するために使用でき、グラファイト、導電性ポリマー、銀ナノ粒子などのさまざまな材料を使用して電極の製造をサポートします。これにより、3Dニューロンネットワークの内側と外側の両方からのマルチチャネル神経信号の同時測定が可能になり、動的相互作用とニューロン間の接続性の正確な分析が可能になります。 ナム教授は、「3D印刷と毛細血管作用を組み合わせたこの研究は、神経チップ製造の自由を大幅に拡大する成果です」と述べました。彼は、それが基本的な脳科学研究の進歩に貢献すると付け加えました 神経組織、細胞ベースのバイオセンサーやバイオコンピューティングなどの適用フィールド。 KaistのBio and Brain Engineering省のDongjo Yoon博士が研究の最初の著者として参加しました。 詳細： Dongjo Yoon et al、高度にカスタマイズ可能な足場型3Dマイクロ電極アレイプラットロ3Dニューロンネットワークの設計と分析のためのin vitro、 高度な機能材料 （2025）。…