Nuestro conocimiento actual de cómo funciona el cerebro es muy deficiente. Las señales eléctricas viajan por el cerebro y por todo el cuerpo, y se estudian las propiedades eléctricas de los tejidos biológicos mediante electrofisiología. Para adquirir una gran amplitud y una alta calidad de señales neuronales, El registro intracelular es una metodología poderosa en comparación con el registro extracelular para medir el voltaje o la corriente a través de las membranas celulares. Se han desarrollado dispositivos basados ​​en nanocables y nanotubos para las aplicaciones de grabación intracelular para demostrar las ventajas de estos dispositivos que tienen alta resolución espacial y alta sensibilidad.

Sin embargo, La longitud de estos dispositivos de electrodo de nanocables / nanotubos está actualmente limitada a menos de 10 µm debido a problemas de proceso que ocurren durante la fabricación de dispositivos a nanoescala de alta relación de aspecto, que tienen más de 10 µm de largo. Por lo tanto, Los nanodispositivos convencionales no son aplicables a neuronas / células dentro de tejidos biológicos gruesos, incluyendo cortes de cerebro y cerebro in vivo.

Un equipo de investigación en el Departamento de Ingeniería de Información Eléctrica y Electrónica y el Instituto de Investigación Interdisciplinaria Inspirada en Electrónica (EIIRIS) de la Universidad de Tecnología de Toyohashi ha desarrollado electrodos de punta a nanoescala (NTE) tridimensionales basados ​​en microagujas que tienen más de 100 µm. La longitud de la aguja excede la de los dispositivos intracelulares convencionales basados ​​en nanocables / nanotubos, expandiendo así la gama de aplicaciones de los nanodispositivos en la grabación intracelular, como la penetración profunda de tejidos. Adicionalmente, realizan grabaciones intracelulares utilizando células musculares.

"Un desafío tecnológico en electrofisiología son las grabaciones intracelulares dentro de un tejido biológico grueso. Por ejemplo, es necesaria una longitud de aguja de más de 40 µm para realizar experimentos con cortes de cerebro. Sin embargo, es casi imposible penetrar agujas de diámetro a nanoescala con una relación de aspecto alta, debido a la nanoestructura similar a un cabello largo que tiene una rigidez insuficiente. Por otra parte, nuestro NTE, que es un electrodo en forma de cono de 120 µm de largo, tiene suficiente rigidez para perforar tejidos y células ", explica el primer autor candidato a doctorado, Yoshihiro Kubota.

El líder del equipo de investigación, El profesor asociado Takeshi Kawano dijo:"Aunque demostramos los resultados preliminares de nuestro dispositivo NTE, la fabricación por lotes de dichos electrodos intracelulares, que tienen una longitud de aguja superior a 100 µm, debería conducir a un avance en las tecnologías de dispositivos. Esto eventualmente conducirá a la realización de múltiples sitios, registros intracelulares de profundidad para tejidos biológicos, incluyendo cortes de cerebro y cerebro in vivo, que están más allá de la capacidad de los dispositivos intracelulares convencionales ".

Según lo abordado por el equipo de investigación, el NTE tiene el potencial de usarse en células que se encuentran en lo profundo de un tejido biológico, incluyendo corte de cerebro y cerebro in vivo, acelerando así la comprensión del cerebro.