Mesure de la dopamine en temps réel à l'aide d'une sonde flexible qui minimise les lésions cérébrales

Une équipe de recherche dirigée par Jang Kyung-in, professeur affilié au Département de génie robotique et mécatronique de la DGIST, a développé un appareil de mesure de la dopamine capable d'analyser avec précision la concentration de dopamine en temps réel tout en minimisant les lésions cérébrales.

Étant donné que l'appareil facilite des mesures précises de dopamine en temps réel en utilisant une seule sonde flexible implantable dans le cerveau, il devrait être utilisé comme technologie de base pour développer des sondes personnalisées pour les patients atteints de maladies dégénératives du cerveau. Les résultats sont publiés dans la revue Matériaux fonctionnels avancés.

La dopamine est un neurotransmetteur essentiel largement distribué dans le système nerveux central et associé aux fonctions cérébrales telles que la motivation, la mémoire et la récompense. Lorsque la concentration de dopamine dans le cerveau est anormalement élevée ou faible, cela peut provoquer des maladies dégénératives du cerveau. Pour cette raison, il est important de mesurer les concentrations de dopamine dans le cerveau des patients souffrant de ces maladies.

Les sondes cérébrales implantables existantes ont une structure rigide qui ne convient pas aux tissus mous du cerveau, et au moins deux sondes sont nécessaires pour la mesure de la dopamine. En raison de ces problèmes, les sondes implantables dans le cerveau existantes peuvent provoquer des dommages ou une inflammation des tissus cérébraux, perturbant ainsi la capacité à mesurer de manière cohérente et précise les niveaux de dopamine.

Les chercheurs ont proposé des technologies pour développer des sondes implantables dans le cerveau basées sur des dispositifs flexibles ; cependant, ces technologies nécessitent toujours soit de grosses sondes, soit l’insertion de plusieurs sondes, ce qui peut entraîner des lésions cérébrales importantes.

Pour surmonter les limites des sondes existantes, l'équipe de recherche du professeur Jang a développé une technologie qui facilite la mesure de la dopamine en insérant de manière sûre et stable une seule sonde flexible à long terme. La sonde proposée présente une structure double face, avec des électrodes de travail et de référence installées d'un côté et une contre-électrode installée de l'autre côté. Basée sur cette structure, la sonde proposée offre une surface mesurable environ deux fois plus grande que celle des sondes existantes (basées sur une structure de surface unique) tout en conservant la même zone d'insertion.

De plus, la surface spécifique de la sonde proposée a été considérablement élargie grâce à la mise en œuvre d’une structure complexe de nanorodes tridimensionnelles à base d’oxyde de zinc (ZnO) dans l’électrode de travail. Par conséquent, la technologie proposée est considérée comme un nouveau capteur de dopamine basé sur une sonde qui minimise les dommages causés au tissu cérébral et maximise les fonctions de la sonde.

Lorsque les électrodes sont situées des deux côtés d'une sonde, la distance entre la couche neutre de la sonde et les électrodes augmente. Cette limitation structurelle conduit à un état mécaniquement instable des électrodes au moment de la modification de la sonde. Pour résoudre ce problème, l'équipe de recherche du professeur Jang a conçu une microélectrode à motif serpentin pouvant contribuer à la stabilité mécanique des électrodes, malgré leur modification.

Le professeur Jang déclare : « La sonde développée basée sur la structure double face facilite une mesure très précise et stable de la concentration de dopamine à long terme, ce qui n'a pas été réalisé avec l'utilisation des sondes existantes. Elle a le potentiel de servir de norme pour les sondes. développement pour soutenir les patients atteints de maladies cérébrales.

Il a ajouté : « La précision et la stabilité de la sonde développée ont été vérifiées par des expériences sur des souris. Nous mènerons des recherches plus approfondies pour introduire une technologie de sonde implantable dans le cerveau plus améliorée qui peut augmenter la satisfaction des patients atteints de maladies cérébrales tout au long de leur vie. »

Fourni par l'Institut des sciences et technologies de Daegu Gyeongbuk (DGIST)