[發明專利]可變形光遺傳多點刺激器件

在審

• 申請號: 201711425091.3
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN109954225A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 鄭浩;張智濤;彭慧勝;張嘉漪
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: A61N5/06
• 分類號: A61N5/06
• 代理公司: 上海元一成知識產權代理事務所(普通合伙) 31268
• 代理人: 吳桂琴

本發明屬光遺傳技術領域，涉及結合光學與遺傳學手段精確控制特定神經元活動的技術，具體涉及一種可變形光遺傳多點刺激器件。本發明的光遺傳刺激器件,其由FPC轉接頭、焊點、銅絲束和集成多個LED的可變形光遺傳刺激纖維組成。所述器件具有良好的生物力學性能和生物相容性，可以匹配不同尺寸的神經，并緊密貼合神經外表面，通過纖維中集成的多個LED在神經的不同部位和不同角度激活神經中表達的光遺傳蛋白，從而達到多樣化激活神經的實驗研究目的。

技術領域

本發明屬光遺傳技術領域，涉及結合光學與遺傳學手段精確控制特定神經元活動的技術，具體涉及一種可變形光遺傳多點刺激器件。

背景技術

現有技術公開了結合光學與遺傳學手段精確控制特定神經元活動的技術，由斯坦福大學Diesseroth實驗室2007年率先應用。光遺傳技術是將外源感光蛋白基因轉入動物體內，其細胞膜上會表達對光敏感的感光蛋白，從而可以用不同波長的光調節細胞活動；其中，所述蛋白可比喻為神經細胞放電的開關，而光則可比喻為充當撥動開關的角色。

實驗研究實踐中，傳統刺激是將目標(如大腦)刺激的辦法如電刺激會導致大片神經細胞活動的同步化，且只能實現刺激作用，靶向方面刺激區域較大且目標不可控；藥理學方法實效較長，達不到控制神經元活動的神經精確性；光遺傳利用基因功能技術，能實現對特定目標類型神經的刺激或抑制兩種控制，且調控時間精度可達毫秒級別，為神經調控的作用機理、不同神經環路之間的作用與連接機制等研究創造了前提，即只要能夠將光纖探入特定的刺激區域(如特定腦區)，理論上能夠激活大腦中的任何區域。

目前，激光技術發展較為成熟，傳統光遺傳刺激多以激光作為光源，由光纖導光；另一方面隨著micro-LED技術不斷發展成熟，出現了具有較大功率且尺寸微小的micro-LED，以micro-LED作為光源的光遺傳刺激研究也見有報道。

現有技術中在激光刺激光遺傳應用中，激光器成本較高，體積巨大；光纖則較為脆弱易損壞，還存在生物力學性能差，彈性不足，生物體內難以固定等問題。雖然有研究能夠將多根光纖插入大腦，對不同腦區同時進行刺激，但無法對纖維狀的神經進行有效的多點刺激，且迄今未見有任何器件可以配合micro-LED對神經進行多點多角度的刺激的報道。

目前，市場上針對神經光遺傳刺激的裝置是光纖，或LED與光纖集成的產品，其應用領域更多的是對大腦該三維立體的器官，將光纖插入不同位點進行刺激，而在神經刺激領域應用較少。

基于現有技術的現狀，本申請的發明人擬提供一種可變形光遺傳多點刺激器件，此可變形光遺傳刺激纖維，可以匹配不同尺寸的神經，并緊密貼合神經外表面，通過纖維中集成的多個LED在神經的不同部位和不同角度激活神經中表達的光遺傳蛋白，從而達到多樣化激活神經的實驗研究目的。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術存在的缺陷，提供一種可變形光遺傳多點刺激器件，該可變形光遺傳刺激纖維器件，可以匹配不同尺寸的神經，并緊密貼合神經外表面，通過纖維中集成的多個LED在神經的不同部位和不同角度激活神經中表達的光遺傳蛋白，從而達到多樣化激活神經的實驗研究目的。

本發明的一種光遺傳刺激器件,其由FPC轉接頭、焊點、銅絲束和集成多個 LED的可變形光遺傳刺激纖維組成。該器件具有良好的生物力學性能和生物相容性，可對神經進行多角度多點長期穩定刺激，即使實驗動物處于移動狀態也能夠進行穩定的光遺傳刺激，適用于多樣化激活神經的實驗研究目的。

為實現上述第一個目的，本發明采取的技術方案是：

本發明采用可變形纖維作為LED的載體，以匹配不同的刺激表面；本發明的實施例中，將LED正負極和絕緣銅絲相連后，使LED以需要的間隔和角度裝載上纖維，將纖維纏繞在相同尺寸的神經模具上，通過特定的溫度循環，使纖維的形狀固定，以貼合神經表面；