Magnetically Manipulated Optoelectronic Hybrid Microrobots for Optically Targeted Non‐Genetic Neuromodulation

神经调节 可控性 材料科学 纳米技术 计算机科学 神经科学 电子工程 刺激 工程类 生物 数学 应用数学
作者
Yuxin Gao,Yuan Guo,Yaorong Yang,Yanping Tang,Biao Wang,Qihang Yan,Xiyu Chen,Junxiang Cai,Fang Li,Ze Xiong,Fei Gao,Changjin Wu,Jizhuang Wang,Jinyao Tang,Lei Shi,Dan Li
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:36 (8) 被引量:24
标识
DOI:10.1002/adma.202305632
摘要

Abstract Optically controlled neuromodulation is a promising approach for basic research of neural circuits and the clinical treatment of neurological diseases. However, developing a non‐invasive and well‐controllable system to deliver accurate and effective neural stimulation is challenging. Micro/nanorobots have shown great potential in various biomedical applications because of their precise controllability. Here, a magnetically‐manipulated optoelectronic hybrid microrobot (MOHR) is presented for optically targeted non‐genetic neuromodulation. By integrating the magnetic component into the metal–insulator–semiconductor junction design, the MOHR has excellent magnetic controllability and optoelectronic properties. The MOHR displays a variety of magnetic manipulation modes that enables precise and efficient navigation in different biofluids. Furthermore, the MOHR could achieve precision neuromodulation at the single‐cell level because of its accurate targeting ability. This neuromodulation is achieved by the MOHR's photoelectric response to visible light irradiation, which enhances the excitability of the targeted cells. Finally, it is shown that the well‐controllable MOHRs effectively restore neuronal activity in neurons damaged by β‐amyloid, a pathogenic agent of Alzheimer's disease. By coupling precise controllability with efficient optoelectronic properties, the hybrid microrobot system is a promising strategy for targeted on‐demand optical neuromodulation.
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