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利用有机发光二极管（OLEDs）对皮层神经元进行光遗传学调控

DOI：10.1088/2057-1976/ab6fb7 期刊：Biomedical Physics & Engineering Express 出版年份：2020 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 方法 - 将培养的小鼠皮层神经元转染蓝光敏感通道视紫红质（ChR2）和绿光敏感嵌合通道视紫红质（C1V1tt）等光敏视蛋白，在脉冲条件下使用峰值发射光谱分别为455纳米和520纳米的蓝光与绿光有机发光二极管（OLED）以1毫瓦/平方毫米功率进行刺激。在转基因小鼠模型中进行体内实验。意义 - 上述结果表明OLED能够产生足够亮度以实现体外和体内的神经调控。这为开发可贴合大脑或外周神经系统神经元靶点形态、带有多个刺激位点的薄型柔性OLED薄膜提供了可能。但需通过适当封装方法仔细评估这些OLED在长期使用条件下的稳定性。主要结果 - 我们展示了表达刺激型视蛋白神经元（4个多电极阵列，每个含16个可记录通道，共34个神经元单位）的神经调控及光刺激锁定单神经元活动。在通道视紫红质转基因小鼠模型的初步实验中，我们还验证了光刺激锁定反应——至少三个可分离的单皮层神经元单位对OLED刺激产生响应。
作者： Arati Sridharan，Ankur Shah，Swathy Sampath Kumar，James Kyeh，Joseph Smith，Jennifer Blain-Christen，Jit Muthuswamy
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

神经调节领域新兴的光遗传学需求，需要低功耗、可扩展的光电设备与系统。传统发光二极管（LED）受限于实现可扩展性所需的功耗和引脚数量。有机发光二极管（OLED）提供了一种令人振奋的解决方案：能在贴合脑表面或外周神经纤维的薄型柔性基底上，以高通道数实现低功耗与少引脚。本研究探究了OLED在透明微电极阵列（MEA）上调控体外培养神经元网络的潜力，并随后在转基因小鼠模型中验证了体内神经刺激效果。

研究成果

有机发光二极管（OLED）能够产生足够的亮度，在体外和体内均实现神经调节，为开发薄型、柔性的光遗传学工具提供了有前景的途径。然而，OLED在长期使用条件下的稳定性及其生物相容性仍需进一步研究。

研究不足

当前OLED所能实现的低亮度以及其在水和氧气存在下易降解的特性是重大障碍。OLED在长期条件下的稳定性需要通过适当的封装方法进行进一步评估。

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