Biochemically functionalized probes for cell-type-specific targeting and recording in the brain.
Biochemically functionalized probes for cell-type-specific targeting and recording in the brain.
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DOI：
10.1126/sciadv.adk1050
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发表时间：
2023-12
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Lieber, Charles M.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang, Anqi;Zwang, Theodore J.;Lieber, Charles M.
对不同细胞类型和神经元亚型的选择性靶向和调制是理解复杂神经电路的核心，可以实现以特定电路为靶点的电子治疗，同时将靶外效应降至最低。然而，目前的脑植入电子学还没有达到细胞类型的特异性。我们通过将柔性网状电子探针功能化来解决这一挑战，这种探针可以引起最小的免疫反应，并使用抗体或多肽来靶向特定的细胞标志物。组织学研究表明，靶向神经元、星形胶质细胞和小胶质细胞与功能化的探针表面有选择性的关联，而不会积聚非靶细胞。在体内，慢性电生理学进一步产生与这些细胞类型的选择性靶向一致的记录。最后，靶向多巴胺受体2表达神经元的探针显示了神经元亚型特异性靶向和电生理学的潜力。表面修饰的探针可以在体内靶向和电生理监测大脑中不同类型的细胞。
Selective targeting and modulation of distinct cell types and neuron subtypes is central to understanding complex neural circuitry and could enable electronic treatments that target specific circuits while minimizing off-target effects. However, current brain-implantable electronics have not yet achieved cell-type specificity. We address this challenge by functionalizing flexible mesh electronic probes, which elicit minimal immune response, with antibodies or peptides to target specific cell markers. Histology studies reveal selective association of targeted neurons, astrocytes, and microglia with functionalized probe surfaces without accumulating off-target cells. In vivo chronic electrophysiology further yields recordings consistent with selective targeting of these cell types. Last, probes functionalized to target dopamine receptor 2 expressing neurons show the potential for neuron-subtype–specific targeting and electrophysiology. Surface-modified probes enable in vivo targeting and electrophysiology monitoring of different cell types in the brain.
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