9、神经细胞网络与微电极阵列的长期功能性接触

神经细胞网络与微电极阵列的长期功能性接触

1. 生物组织与非生物材料的界面挑战

生物组织与非生物材料（如结构性植入物或微电极）之间的界面是一个具有挑战性的科学和工程问题。生物相容性的概念已超越了对毒性的研究，涵盖了长期的细胞 - 表面相互作用，重点在于维持正常的细胞功能。在体内进行相关研究较为困难，因为无法在可控的化学和生理条件下，随时间监测植入物处的细胞动态。而在体外可以实现这些条件，通过延时摄影、荧光、细胞内微电极和细胞外多通道记录等方法监测组织反应，并且能精确控制和调节物理与化学环境。

2. 微电极阵列上网络的生成

为了实现强而稳定的粘附、较长的培养寿命和可重复性（通过对药理物质的反应来衡量），生成包含神经元和神经胶质细胞且比例大致可预测的混合培养物是很有必要的。神经胶质细胞是这些培养物的重要组成部分。虽然培养物常被称为单层，但实际上是细胞的三维结构，神经元胞体总是位于神经胶质层之上，而轴突则可分布在神经胶质层的上方和下方。初始的组织形成似乎由细胞 - 细胞和细胞 - 底物粘附之间的竞争决定。如果底物表面处理不当，会促进细胞 - 细胞粘附，导致表面出现细胞聚集体和培养基中出现漂浮的细胞团。

3. 一般细胞培养方法

• 取材 ：从胚胎小鼠（BALB - c/ICR）的中枢神经系统组织制备原代培养物。由于中枢神经系统不同区域的发育速率不同，分别在妊娠第14 - 15天和第16 - 18天从胚胎小鼠获取脊髓和脑组织。
• 解离与接种 ：将组织进行酶解和机械解离，以0.2 - 0.5×10⁶个细胞/cm²的密度接种到由2×3 cm