組織の酸素化を監視するためにマウスに埋め込まれたマイクロチップ

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ビデオ: 【驚愕】日本でマイクロチップの埋め込みが義務化されます。【都市伝説】【やりすぎ都市伝説】【関暁夫】 2022, 12月
組織の酸素化を監視するためにマウスに埋め込まれたマイクロチップ
組織の酸素化を監視するためにマウスに埋め込まれたマイクロチップ
Anonim
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アメリカの科学者たちは、組織の酸素飽和度を監視するためのワイヤレス埋め込み型マイクロチップを作成し、人工血液サンプルや、眠っている齧歯と目覚めている齧歯の脳でテストしました。 Science Advancesに掲載された記事の著者によると、マイクロチップは、麻酔なしで動物の表面および深部組織の酸素が関与する生化学的プロセスの局所モニタリングのための生物学的研究に非常に役立ちます。

組織領域の酸素による飽和は、酸素の流入量と必要量のバランスを反映しており、これは体内の生理学的および病理学的プロセスに直接関係しています。体が正常に機能するためには、ヘモグロビンの少なくとも96パーセントが酸素と結合している必要があります。飽和度はパルスオキシメトリによって非侵襲的に測定されますが、この方法の精度とさまざまな組織への適用性には限界があります。

ノースウェスタン大学のHaoZhangらは、組織の酸素飽和度を局所的に測定できる小型(面積約1平方センチメートル、約80ミリグラム)の埋め込み型ワイヤレス酸素濃度計を作成しました。

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皮下マイクロチップの写真と概略図

チップは、小さな電子モジュールに接続された糸のような測定プローブで構成されています。センサーニードルは、敏感な光電子部品でできています。特定の波長(赤と緑)の光を放射する2つの無機マイクロダイオードと、組織を透過した光の強度を記録するダイオード間のマイクロフォト検出器です。電子モジュールは、赤外線を使用して情報を蓄積および送信します。その動作は外部アンテナに接続された共振トランスによって提供され、データ転送はマイクロコントローラーによって制御されます。測光検出は、針、分析信号処理、つまり電子モジュールで行われ、電子モジュールは(生体組織が赤外線を送信する優れた能力により)データをパーソナルコンピューターに送信します。

分析は、遊離ヘモグロビンと酸素結合ヘモグロビンの光学特性の違いに基づいており、それらの濃度の局所的な変化を定量的に決定することができました。結合ヘモグロビンと遊離ヘモグロビンの濃度の合計に対する結合濃度の得られた比率は、光検出器に入射し、によって放出される光の強度の比率によって決定される、少量の組織における酸素による血液の飽和を反映します。埋め込まれたスレッドの端にあるダイオード。

この研究の著者は、人工血液サンプル、睡眠中および覚醒中の齧歯動物の脳の酸素飽和度を高感度で正常に測定しました。血液中の酸素濃度(またはマウスのあるチャンバー)の増加に伴い、結合ヘモグロビンの濃度も増加しました。齧歯動物の脳への機械的損傷は最小限であり、彼らの行動に影響を与えませんでした。

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ラットにマイクロチップを導入するための手術モデル

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脳にチップを埋め込んだ自由に動くマウスの写真

著者によると、このチップは、末梢組織の継続的なモニタリングと、自由に動く動物の麻酔状態または覚醒状態での脳の関心のある部分の両方に使用できます。このような装置は、生物医学研究や医療現場で麻酔をかけずに、生物の組織内の酸素が関与する局所的なプロセスを研究することを可能にします。

蛍光ナノ粒子を使用して、組織内の酸素飽和度のレベルを局所的に監視することも可能です。ドイツとデンマークの科学者のグループが、印刷された組織内の酸素分布のセンサーとして機能するナノ粒子を使用して、生体適合性のある3Dプリンターインクを作成しました。

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