实现电子器件在大脑中细胞类型选择性靶向和检测

破译复杂的大脑回路 （brain circuits） 的关键一步在于识别特定细胞类型和神经亚型，靶向特定细胞类型进行记录和调控的能力对于实现这一目标至关重要。然而，目前的向大脑植入的电子设备（例如侵入式电子探针）尚未达到细胞类型特异性靶向，也就无法实现细胞类型特异性的记录和调控。

选择性靶向和调控不同的细胞类型和神经元亚型，对于理解复杂的神经回路至关重要，并可能实现电子治疗，以靶向特定的回路，同时大程度减少脱靶效应带来的潜在副作用。但目前向大脑植入的电子设备（例如侵入式电子探针）尚未达到细胞类型特异性靶向、记录和调控。例如，传统硅制探针的硬度远高于柔性的脑组织，其特征尺寸也大于单个神经元，这可能导致慢性免疫反应，包括胶质瘢痕组织的形成和电极附近神经元耗竭。为了解决这些问题，科学家们投入了相当大的努力来增加探针基片的柔性并减小其特征尺寸。例如，网状电子探针具有组织样柔性和大孔结构，在植入后不会引起炎症性免疫反应，对神经元和胶质细胞的自然分布影响甚微。极小的免疫原性使其成为一种有吸引力的探针基片，可以使用抗体或多台进行功能化以靶向特定细胞类型或神经亚型，从而可能在没有基因修饰的情况下进行选择性体内电生理学。

侵入式功能化网状探针实现对 神经元 、星形胶质细胞和小胶质细胞

侵入式功能化网状探针靶向神经元亚型

该研究开发出了一种微型、超柔性的血管内神经探针，可以植入啮齿动物大脑中直径小于100微米的血管中。使用这一血管内神经探针，无需开颅手术，在不损伤大脑或血管的情况下测量大鼠大脑皮层和嗅球中的场电位和单单元峰值。此外，该探针还表现出长期的稳定性和小的免疫反应。

该研究开发了下一代基因靶向化学组装（GTCA）方法，通过高度定位表达辣根过氧化物酶（HRP），靶向原代神经元的质膜，具有小程度的细胞内保留。通过这种方法可在目标细胞膜外特异性原位合成聚合物，并且这些神经元仍能存活且保持活力。此外，该方法具有普适性，很容易扩展到将多种不同材料结合到活体组织中特定细胞膜外表面，有望进一步实现下一代生物界面。