研究目的
开发一种用于外周神经调控的无线闭环光遗传学系统，通过光学刺激、柔性传感器和实时控制来克服电刺激的局限性（如不适感、疼痛、神经损伤及器官特异性不足），从而实现膀胱功能障碍等病理器官功能的正?；?。
研究成果
该无线闭环光遗传学系统通过结合实时传感与靶向神经调控，有效改善了大鼠膀胱功能障碍，展现出长期稳定性与微创性。该方法为生物电子医学提供了一个多功能平台，其应用潜力不限于膀胱领域，并凸显了光遗传学策略治疗外周神经系统疾病的可行性。
研究不足
该系统向人类转化的可行性受限于需扩大光递送至更厚组织的能力，以及确保视蛋白表达的长期安全性。本研究聚焦于大鼠膀胱功能障碍，针对其他器官或病症仍需进一步优化。运动伪影和设备差异可能影响准确性，且病毒靶向策略可能需要优化以避免伤害性传入神经。
1：实验设计与方法选择：
本研究设计了一套完全可植入的无线系统，集成用于膀胱监测的柔性应变计、用于光遗传学刺激的微型无机发光二极管（μ-ILEDs）、无线控制与供电模块以及实现闭环操作的定制软件。理论模型包括用于力学和热力模拟的有限元分析，以及用于排尿检测的信号处理算法。
2：样本选择与数据来源：
实验对象为成年雌性Sprague-Dawley大鼠（200-300克）。数据来源包括植入设备的体内测量数据、代谢笼记录、膀胱测压法数据，以及对大鼠和人类供体背根神经节（DRG）神经元进行的电生理研究。
3：实验设备与材料清单：
设备包括μ-ILEDs（TR2227，Cree）、由掺杂碳黑的硅胶制成的应变计、无线通信?？椋ɡ堆溃⒌缭垂芾淼缏?、超级电容器、生理盐水注射器、病毒载体（HSV-Arch-eYFP）、共聚焦显微镜（Leica）、电生理实验装置（HEKA EPC10放大器）以及LabVIEW和MATLAB等软件。材料包括硅胶弹性体、聚酰亚胺基板、不锈钢及多种用于制造和生物检测的化学试剂。
4：实验流程与操作步骤：
流程包括在大鼠膀胱周围手术植入设备、注射病毒以表达视蛋白、通过谐振感应耦合进行无线供电、从应变计实时采集数据、基于算法检测异常排尿事件触发光遗传学刺激，以及对膀胱功能和神经元兴奋性进行事后分析。
5：数据分析方法：
使用GraphPad Prism中的统计检验（t检验、方差分析）、MATLAB和Igor Pro中的自定义脚本进行信号处理，以及ABAQUS中的有限元分析进行力学和热力模拟。排尿检测算法涉及对应变计数据进行滤波、降采样和导数计算。
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获取完整内容-
μ-ILED
TR2227
Cree
Optogenetic stimulation by delivering light to activate opsins in bladder sensory afferents.
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Power Meter
PM100D
Thor Labs
Measures light power output from μ-ILEDs.
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CT Scanner
Inveon Micro PET/CT
Siemens
Imaging implanted devices to verify position and functionality.
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Strain Gauge
Measures bladder volume changes by detecting resistance variations due to stretching.
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Bluetooth Chip
nRF51
Nordic Semiconductor
Enables wireless data communication between the implanted device and external user interface.
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Supercapacitor
Acts as an energy buffer to power the system during periods of insufficient wireless power.
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Microcontroller
nRF51
Nordic Semiconductor
Controls system operation, including data sampling and μ-ILED activation.
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Confocal Microscope
Leica
Used for imaging immunohistochemical samples to visualize opsin expression.
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Electrophysiology Amplifier
EPC10
HEKA
Records neuronal excitability in DRG cultures.
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Dynamic Mechanical Analyzer
Q800 DMA
TA Instruments
Measures mechanical properties of materials like strain gauge and bladder tissue.
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