Neurális optikai stimulációt megvalósító MEMS rendszer fejlesztése

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Szabó Péter Gábor
Elektronikus Eszközök Tanszéke

Az optikai stimuláció egy újszerű eljárás biológiai szervezetekbe történő beavatkozásra. Optikai stimuláció segítségével a sejt egyes funkciói befolyásolhatóak, például az idegsejtekben előidézhetünk impulzusokat, valamint ki is iktathatjuk azokat. A szövetek egyes hullámhosszakra érzékenyek, valamint másokra érzékennyé tehetőek. A stimuláció sikerességét a lokálisan kiváltott elektromos jelek mérésével lehet igazolni. Egy olyan eszköz létrehozása, ahol integráltan található meg az optikai stimulációs rendszer és az elektromos mérőelektródák lehetővé tenné a nagy precizitású, megismételhető in vivo kísérleteket.

Dolgozatomban az MTA TTK Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézet MEMS labor által kifejlesztett szilícium alapú mélyagyi tű továbbfejlesztésével foglalkozom optogenetikai és infravörös optikai stimulációs alkalmazásokra. A tű elektródjai által mért elektromos jelet felhasználva egy integrált rendszer létrehozása a cél. Két optogenetikai jelenséggel foglalkozok: a látható tartományba eső és az infravörös optikai stimulációval. Ezen jelenségek különböző optikai hullámvezető eszközök létrehozását igénylik a szilícium tűn. Ezen hullámvezetők vizsgálatához hullámoptikai és sugároptikai szimulációkat hoztam létre, mely alapján az optikai rendszerek paraméterei tervezhetőek. A tervek alapján legyártott tűket optikai mérésekkel vizsgáltam. Az optikai szimulációk eredményeit a mérések adataival verifikáltam. A dolgozat első részében a biológiai jelenség hátterével és a jelenlegi eredményekkel foglalkozok, valamint bemutatom a fényvezetés fizikai hátterét. A második részben a jelenség szimulációjához készített végeselem illetve sugárkövetési modelleket, valamint az eszköz elkészítéséhez technológiai folyamatokat és felhasznált anyagokat részletesen vizsgálom. Részletesen bemutatom a hullámvezető oldalfalának simítását az optikai tulajdonságok javítása érdekében. A dolgozat harmadik részében bemutatom a mért mintákat, a használt mérési elrendezést és a kapott eredményeket.

Az optimális stimulációs eszköz létrehozását követően a jövőben élő állaton végzett optikai stimulációs mérések is lehetségesek.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.