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アイスコーティング - 急性外傷を軽減するための脳デバイス挿入の新しい方法
Ice coating -A new method of brain device insertion to mitigate acute injuries.
PMID: 32628965 DOI: 10.1016/j.jneumeth.2020.108842.
抄録
背景:
挿入損傷の低減は、周囲の脳とのインターフェースを目的とした埋め込みデバイスの周辺の生理的条件に近づくために重要であると考えられる。
BACKGROUND: Reduction of insertion injury is likely important to approach physiological conditions in the vicinity of implanted devices intended to interface with the surrounding brain.
新しい方法:
我々は、凍結したゼラチンを埋め込んだ針の周囲に、新しい低摩擦コーティングを開発した。ゼラチン上に融解氷の層を導入して表面の摩擦を減少させることで、移植による損傷を軽減することができます。
NEW METHODS: We have developed a novel, low-friction coating around frozen, gelatin embedded needles. By introducing a layer of thawing ice onto the gelatin, decreasing surface friction, we mitigate damage caused by the implantation.
結果と既存の方法との比較:
一過性の刺入による神経細胞密度とグリア反応に対する急性効果を、刺入から1日後と7日後にラットの大脳皮質と線条体の両方で免疫組織化学的染色を用いて評価した。凍らせたゼラチン埋め込み針に融解氷のコーティングを加えると、挿入力が約50％減少し、損失ニューロンが大幅に減少し（すなわち、ニューロンの空隙が減少）、挿入1日後の挿入トラック内のアストロサイトのレベルは、氷のコーティングをしていない同じ温度のゼラチンコーティングされたプローブと比較して、正常に近いレベルになった。氷でコーティングされた針と冷たいゼラチンを埋め込んだ針の両方で、挿入トラックのすぐ外側のグリア反応とニューロン密度には無視できるほどの影響があった。この新しい埋め込み方法は、既存のデバイス挿入方法と比較して、かなりの改善が見られた。
RESULTS AND COMPARISON WITH EXISTING METHODS: The acute effects of a transient stab on neuronal density and glial reactions were assessed 1 and 7 days post stab in rat cortex and striatum both within and outside the insertion track using immunohistochemical staining. The addition of a coat of melting ice to the frozen gelatin embedded needles reduced the insertion force with around 50 %, substantially reduced the loss neurons (i.e. reduced neuronal void), and yielded near normal levels of astrocytes within the insertion track 1 day after insertion, as compared to gelatin coated probes of the same temperature without ice coating. There were negligible effects on glial reactions and neuronal density immediately outside the insertion track of both ice coated and cold gelatin embedded needles. This new method of implantation presents a considerable improvement compared to existing modes of device insertion.
結論:
例えば、超柔軟性のある電極を挿入した後の急性脳損傷は、超滑りやすい融解氷の外皮を提供することで軽減することができます。インプラント温度を下げても悪影響は見られず、脳に移植する前に凍らせたゼラチンの中で壊れやすい電極構成をロックする可能性が出てきました。
CONCLUSIONS: Acute brain injuries following insertion of e.g. ultra-flexible electrodes, can be reduced by providing an outer coat of ultra-slippery thawing ice. No adverse effect of lowered implant temperature was found, opening the possibility of locking fragile electrode construct configurations in frozen gelatin, prior to implantation into the brain.
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