4、纳米场效应晶体管在细胞内外电记录中的应用

纳米场效应晶体管在细胞内外电记录中的应用

1. 组织切片和器官的细胞外记录

1.1 纳米场效应晶体管在脑切片神经活动映射中的应用

在大脑中，神经回路通过突触连接组织成层次化网络，其在空间和时间尺度上跨越多个数量级。使用纳米级场效应晶体管（FET）阵列对神经元群体进行高时空分辨率的电记录，为脑组织的神经活动映射带来了独特机遇。

以大鼠急性脑切片的嗅觉皮层为例，利用硅纳米线FET（SiNW FET）阵列的高分辨率记录能力来映射神经连接。具体操作如下：
- 对取向的脑切片进行光学成像，可看到外侧嗅束（LOT）（暗带）和锥体神经元层。
- 通过金属电极或玻璃微吸管在LOT的八个不同位置（a - h）进行刺激。
- 八个SiNW FET（1 - 8）对记录的突触后信号的幅度表现出不同响应，其二维映射清晰地解析了神经回路的异质活动。

与传统的微电极阵列（MEA）记录相比，相邻器件间距为60μm时就能记录到明显的活动，优于MEA在脑切片记录中100μm的尺度分辨率，且使用更高密度的纳米线FET阵列可进一步提高映射分辨率。

1.2 纳米场效应晶体管在心脏细胞外记录中的应用

在心脏研究中，体外和体内对整个心脏进行电记录在从心脏功能基础研究到患者医疗保健等多个领域都非常重要。柔性透明的SiNW FET芯片为与心脏的三维软组织进行贴合接触提供了有力手段。

将SiNW FET制作在薄聚合物基底上，并以弯曲芯片的形式与跳动的鸡胚心脏进行接口。这种设计具有以下优点：
- 柔性透明的SiNW FET芯片可实现同时的光学成像和电子记录。
- 弯曲的芯片能使SiNW FET与心