Matrici di microelettrodi stampati su materiali flessibili per il monitoraggio dell'attività cellulare

I Micro Electrode Arrays (matrici di micro elettrodi) sono stati una delle più importanti scoperte che negli ultimi 40 anni ha aiutato l’elettrofisiologia a studiare il comportamento elettrico e i metodi di comunicazione tra cellule. I notevoli sviluppi hanno portato all’implementazione di queste tecnologie per controllare l’attività delle cellule direttamente nel corpo umano aprendo le possibilità, nell’ambito della medicina, di monitoraggio istantaneo e personalizzazione delle terapie. Inoltre con l’avvento della matrici provviste di elettrodi tridimensionali l’analisi dei comportamenti cellulari viene portata ad un livello di accuratezza superiore potendo infatti prelevare i potenziali all’interno della membrana cellulare e con una corrispondenza uno ad uno tra elettrodo e cellula. La tesi presenta nella prima parte i principali passi di sviluppo delle matrici di micro-elettrodi a partire dalle tradizionali matrici planari per la misura di potenziali extra-membrana fino ad arrivare alle più recenti matrici provviste di elettrodi tridimensionali. In seguito viene analizzata nello specifico la problematica relativa al miglioramento della biocompatibilità con il tessuto biologico attraverso materiali flessibili e che ben si adattano ai movimenti di cellule e tessuti, essendo questo aspetto uno dei requisiti fondamentali per una buona misurazione continuativa. Infine nella parte conclusiva vengono descritti i procedimenti che attraverso una sperimentazione di laboratorio hanno portato alla creazione di un set-up in scala ridotta per la stimolazione e registrazione di potenziali cellulari costituito da elettrodi stampati su un substrato flessibile e da una piccola camera per il contenimento di una soluzione elettrolitica. Tale parte sperimentale riporta un esempio di caratterizzazione in vitro di tale dispositivo, che include una valutazione della risposta in frequenza del sensore sottoposto a diverse condizioni di lavoro e la misura di potenziali a seguito di stimolazione della cella di coltura con un segnale simulato tipico di cellule assoniche.