采用微流控微电极阵列进行微重力下3D神经网络的电生理学研究
2025-07-02 09:21:52 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
该研究详细介绍了用于在亚轨道飞行期间进行3D神经元电生理（EPHYS）感测的微流控生物器件的准备和验证。
长期的太空任务会产生多种风险因素，这些因素会显著影响宇航员的大脑结构和功能，其潜在长期影响仍在研究中。另外，从经验上已经认识到，老年患者在卧床后痴呆症可能会加速。如果卧床患者的骨骼松弛部分类似于太空中的微重力效应，那么神经退行性疾病在太空中加速的可能性就非常大。因此，研究神经元细胞在微重力环境中的行为，是理解微重力对大脑功能影响的关键一步。
据麦姆斯咨询介绍，德克萨斯大学和俄勒冈州立大学的研究人员近期在npj Microgravity期刊上发表了一篇题为“Adoption of microfluidic MEA technology for electrophysiology of 3D neuronal networks exposed to suborbital conditions”的研究成果。该研究详细介绍了用于在亚轨道飞行期间进行3D神经元电生理（EPHYS）感测的微流控生物器件的准备和验证。
微流控器件设计的迭代
首先，研究人员使用微电极阵列（MEA）收集EPHYS数据测试了该器件的功能，测试对象为大鼠海马神经元。随后，该系统被应用于人类谷氨酸能（Glu）神经元，用于亚轨道飞行前的八天。活死试验证实了细胞活力，该系统被集成到CubeLab中以维持受控环境。两个生物样本与两个对照样本一起被运上太空，以对EPHYS系统进行验证。结果表明，暴露于微重力下的人类Glu神经元在保留神经元分化标志物表达的同时，其囊泡型谷氨酸转运蛋白（VGLUTs）的表达发生了变化。
数据采集系统
人类谷氨酸能（Glu）神经元的电生理学分析
总结来说，这项研究的价值在于解决开发适用于太空应用的3D神经元电生理传感微流控器件的迫切需求。此外，该研究提供了一种截然不同的方法，可以显著提升或实现新的载人探索任务。该平台在理解长期太空旅行对中枢神经系统神经元的影响方面尤其有帮助，特别是考虑到微重力、宇宙辐射等压力因素。
利用先进的微流控组织芯片技术，集成3D微电极阵列进行电生理研究，旨在开发一种用于持续和实时监测电活性神经元的平台，进而深入了解它们在太空飞行极端环境中的行为。亚轨道飞行研究的结果验证了该微流控生物器件的功能性，并为在地球上研究神经系统疾病提供了一个有前景的平台。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41526-025-00476-x
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