SU-8 alapú MEMS eszközök agyi implantátumként való alkalmazhatósága

Kivonat

Az agyi implantátumok lehetővé teszik specifikus agyterületek vizsgálatát és stimulálását, kiváló térbeli felbontással és időállandóval. Ezen eszközök klinikumban történő alkalmazása forradalmasította többek között olyan betegségek kezelését, mint az epilepszia és a Parkinson-kór. A mikro-elektromechanikai rendszerek (MEMS) technológiájának alkalmazása lehetővé teszi idegszövetbe ültethető, miniatűr multielektródok nagy precizitással, kihozatallal és reprodukálhatósággal történő gyártását. A polimer alapú, flexibilis implantátumok mechanikai tulajdonságai kedvezőek a lágy agyszövetre nézve, képesek annak apró mozgásaihoz, pulzálásához idomulni. A SU-8 egy fotoreziszt polimer, ami kiváló lehetőséget nyújt a MEMS technológiával gyártott neurális implantátumok szigetelőanyagaként való alkalmazásához. Egy ilyen alkalmazásban az anyag közvetlen fizikai kapcsolatba kerül az agy sejtjeivel, ami miatt biokompatibilitása igen lényeges. Számos in vitro és in vivo (pl. bőr alá történő beültetést végző) tanulmány foglalkozik ezzel a kérdéssel, azonban szükség van az anyag hosszú távú, idegszövetben tapasztalható viselkedésének pontos megismerésére.

A dolgozatom első részében összefoglalom MEMS technológiával gyártott neurális szenzorok, és a SU-8 ezekben való alkalmazhatóságának szakirodalmát. Ezt követően a SU-8 hosszú távú biokompatibilitásának megismerését célzó, patkányokon végzett kísérletsorozatot mutatok be. A polimerből 40 µm vastag, 300 µm széles, 5 mm hosszú mintaeszközök készültek UV fotolitográfiával, 4 hüvelykes szilícium szeleteken. Ezek a minták patkányok új agykérgi régióiba kerültek beültetésre, nyolc hetes időtartamra, ezt követően hisztológiai vizsgálatokat végeztem perfundált agyszeleteken. A neuron-specifikus sejtmag protein (NeuN) immunfestés megmutatta az egészséges neuronokat a beültetett eszközök környezetében. Továbbá a gliális hegszövetet, mely az élő szervezet immunreakciójának eredménye, gliális fibrilláris savas fehérje (GFAP) immunfestéssel jelenítettem meg. A festett szeletekről készült felvételek kvantitatív analízist is lehetővé tettek, és az eredmények alapján a mintáim biokompatibilitása összehasonlítható volt egyéb (pl. szilícium alapú) implantátumokéval.

A jövőben lehetőség lesz SU-8 alapú multielektródok által mért neurofiziológiai jelekben hosszú távú beültetés során végbemenő változások megismerésére.

szerző

• 
  Bereczki Zsófia Judit
  Egészségügyi mérnök szak, mesterképzés
  mesterképzés (MA/MSc)

konzulensek

• 
  Homlok József
  Tudományos segédmunkatárs, Irányítástechnika és Informatika Tanszék
• 
  Dr. Márton Gergely
  Tudományos munkatárs, ELKH Természettudományi Kutatóközpont (külső)
• 
  Dr. Tóth Kinga
  tudományos munkatárs, MTA Természettudományi Kutatóközpont (külső)

helyezés