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Bioengineering

सिलिकॉन प्लानर इंट्राकोर्टिकल माइक्रोइलेक्ट्रोड के सतह उपचार के लिए उपकरण

Published: June 8, 2022 doi: 10.3791/63500
Automatic Translation
1,2, 1,2, 1,2, 1,2, 1,2, 3, 3, 1,2
1Department of Biomedical Engineering, Case Western Reserve University, 2Advanced Platform Technology Center, Rehabilitation Research and Development, Louis Stokes Cleveland Department of Veterans Affairs Medical Center, 3Department of Bioengineering, The University of Texas at Dallas

Summary

वर्तमान प्रोटोकॉल गैस जमाव और जलीय समाधान प्रतिक्रियाओं के माध्यम से सतह संशोधन के लिए उपचार के दौरान सिलिकॉन प्लानर इंट्राकोर्टिकल माइक्रोइलेक्ट्रोड को संभालने के लिए उपकरणों का वर्णन करता है। पूरी प्रक्रिया में उपकरणों को संभालने के लिए उपयोग किए जाने वाले घटकों की असेंबली को विस्तार से समझाया गया है।

Abstract

इंट्राकोर्टिकल माइक्रोइलेक्ट्रोड महान चिकित्सीय क्षमता रखते हैं। लेकिन उन्हें मामूली आरोपण अवधि के बाद महत्वपूर्ण प्रदर्शन में कमी के साथ चुनौती दी जाती है। मनाया गिरावट के लिए एक पर्याप्त योगदानकर्ता प्रत्यारोपण और बाद में न्यूरोइंफ्लेमेटरी प्रतिक्रिया के लिए समीपस्थ तंत्रिका ऊतक को नुकसान है। डिवाइस दीर्घायु में सुधार के प्रयासों में ऊतक प्रतिक्रिया में सुधार के लिए डिवाइस की सतह पर रासायनिक संशोधन या कोटिंग अनुप्रयोग शामिल हैं। इस तरह के सतह उपचार का विकास आमतौर पर गैर-कार्यात्मक "डमी" जांच का उपयोग करके पूरा किया जाता है जिसमें इच्छित अनुप्रयोग के लिए आवश्यक विद्युत घटकों की कमी होती है। कार्यात्मक उपकरणों के अनुवाद के लिए इंट्राकोर्टिकल माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियों की नाजुकता को देखते हुए अतिरिक्त विचार की आवश्यकता होती है। हैंडलिंग टूल इकट्ठे उपकरणों के लिए सतह के उपचार की सुविधा प्रदान करते हैं, खासकर संशोधनों के लिए जिन्हें लंबे प्रक्रियात्मक समय की आवश्यकता होती है। यहां वर्णित हैंडलिंग टूल का उपयोग गैस-चरण जमाव और जलीय घोल एक्सपोजर के माध्यम से लागू सतह उपचार के लिए किया जाता है। कोटिंग की विशेषता एलिप्सोमेट्री और एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके की जाती है। कार्यात्मक उपकरणों पर कोटिंग प्रक्रिया से पहले और बाद में विद्युत प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी रिकॉर्डिंग की तुलना ने संशोधन के बाद डिवाइस अखंडता की पुष्टि की। वर्णित उपकरणों को वैकल्पिक इलेक्ट्रोड उपकरणों और उपचार विधियों के लिए आसानी से अनुकूलित किया जा सकता है जो रासायनिक संगतता बनाए रखते हैं।

Introduction

न्यूरोप्रोस्थेटिक उपकरणों का उद्देश्य रोगी आबादी की एक विस्तृत श्रृंखला में बिगड़ा हुआ या अनुपस्थित संवेदी और मोटर क्षमताओं को बहाल करना है, जिसमें रीढ़ की हड्डी की चोट, एमियोट्रोफिक लेटरल स्केलेरोसिस (एएलएस), सेरेब्रल पाल्सी और विच्छेदन 1,2,3 शामिल हैं। इंट्राकोर्टिकल माइक्रोइलेक्ट्रोड (आईएमई) कॉर्टिकल न्यूरॉन्स और न्यूरोप्रोस्थेटिक्स को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरणों के बीच एक संचार मार्ग स्थापित कर सकते हैं। इंट्राकोर्टिकल माइक्रोइलेक्ट्रोड का एक अलग लाभ उच्च स्थानिक और लौकिक रिज़ॉल्यूशन पर तंत्रिका संकेतों को रिकॉर्ड करने की उनकी क्षमता है, जिसे बाद के सिग्नल प्रोसेसिंग और मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस 4,5 के नियंत्रण के लिए पसंद किया जाता है। दुर्भाग्य से, इंट्राकोर्टिकल माइक्रोइलेक्ट्रोड का प्रदर्शन नाटकीय रूप से आरोपण 2,6,7,8 के बाद महीनों के भीतर एक वर्ष तक कम हो जाता है। सिग्नल की गुणवत्ता और स्थिरता का नुकसान प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है।

मनाया प्रदर्शन गिरावट के लिए एक महत्वपूर्ण योगदानकर्ता आरोपण से जुड़े ऊतक क्षति और पुरानी न्यूरोइन्फ्लेमेशन 9,10,11 के लिए जैविक प्रतिक्रिया है। आईएमई का आरोपण मस्तिष्क के ऊतकों को नुकसान पहुंचाता है, जिसके परिणामस्वरूप सिग्नलिंग अणुओं की रिहाई होती है जो प्रतिक्रियावादी सेलुलर रक्षा प्रक्रियाओं के कैस्केड शुरू करते हैं। क्रोनिक इंटरफेसिंग विदेशी शरीर की प्रतिक्रिया को बढ़ाती है, जिससे निरंतर न्यूरोइंफ्लेमेशन होता है जो डिवाइस के समीपस्थ ऊतक को नुकसान पहुंचाता है; अक्सर सिग्नल गुणवत्ता12,13,14,15 की रिकॉर्डिंग की गिरावट में योगदान देने वाले न्यूरोइंफ्लेमेशन, स्कारिंग और स्थानीय न्यूरोडीजेनेरेशन के लक्षणों के रूप में मान्यता प्राप्त है। प्रशिक्षित सक्रिय माइक्रोग्लिया और मैक्रोफेज के साथ एस्ट्रोसाइट्स के घने समूह को शामिल करते हुए, इलेक्ट्रोड को समाहित करने वाला निशान कम सामग्री परिवहन और भड़काऊ कारकों के स्थानीय संचय के साथ एक प्रतिकूल स्थानीय वातावरण बनाता है 16,15,16,17,18।

कई अध्ययनों ने इंट्राकोर्टिकल माइक्रोइलेक्ट्रोड या प्रतिक्रिया को कम करने के दृष्टिकोण के लिए मस्तिष्क की प्रतिक्रिया का वर्णन किया है7. ऊतक प्रतिक्रिया में सुधार करने में अनुसंधान और विकास में रणनीतियों की एक श्रृंखला शामिल है, जिसमें समग्र संरचना, सतह टोपोलॉजी, सामग्री और कोटिंग्स अनुप्रयोग में संशोधन शामिल हैं। इन प्रयासों का उद्देश्य आरोपण घटना से निरंतर क्षति को कम करना, डिवाइस और समीपस्थ कोशिकाओं के बीच अधिक अनुकूल इंटरफ़ेस पेश करना, या उपकरणों को प्रत्यारोपित करने के बाद ऊतक तनाव को कम करनाहै 7. विशेष रूप से पुरानी जैविक प्रतिक्रिया को लक्षित करने वाले तरीकों ने कई बायोएक्टिव कोटिंग्स का नेतृत्व किया है जिनका उद्देश्य आरोपण स्थल को स्थिर करना और रासायनिक रूप से सेल स्वास्थ्य को बढ़ावा देना है। उदाहरणों में पॉली (एथिलीन डाइऑक्सीथियोफीन) (पीईडीओटी) 19,20, कार्बन नैनोट्यूब 21, हाइड्रोगेल22, और विशिष्ट सेलुलर प्रक्रियाओं कोलक्षित करने के लिए बायोएक्टिव अणुओं और दवाओं के अलावा23,24,25 जैसे प्रवाहकीय पॉलिमर शामिल हैं। हमारे शोध समूह, विशेष रूप से, प्रत्यारोपित माइक्रोइलेक्ट्रोड के लिए भड़काऊ प्रतिक्रिया में कमी को बढ़ावा देने के लिए कई तंत्रों का पता लगाया है, जिसमें डिवाइस प्रत्यारोपण26 से जुड़े आघात को कम करना, डिवाइस / ऊतक कठोरता बेमेल को कम करना 27,28,29,30,31,32,33, नसबंदी का अनुकूलन करना शामिल है, लेकिन सीमित नहीं है क्षति 28,36,37,38,39,40,41,42 को कम करना, वैकल्पिक इलेक्ट्रोड सामग्री 43 की खोज करना, और प्राकृतिक बाह्य मैट्रिक्स 44,45,46 के नैनो-आर्किटेक्चर की नकल करना . हाल की रुचि माइक्रोइलेक्ट्रोड ऊतक इंटरफ़ेस पर न्यूरोइंफ्लेमेटरी प्रतिक्रिया को कम करने के लिए बायोमिमेटिक सतह कोटिंग्स का विकास है39.

इंटरफ़ेस का संशोधन सिग्नल रिकॉर्डिंग के लिए आवश्यक घाव और समीपस्थ ऊतक को सीधे लक्षित करने का अनूठा लाभ प्रदान करता है। एक सतह उपचार जो प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को बढ़ाए बिना उपचार को बढ़ावा देता है, गुणवत्ता रिकॉर्डिंग के जीवनकाल को लाभ पहुंचा सकता है और इंट्राकोर्टिकल माइक्रोइलेक्ट्रोड की चिकित्सीय और अनुसंधान क्षमता को महसूस करने में सीमाओं को हटा सकता है। प्रस्तुत कार्य माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियों के लिए सतह उपचार को लागू करने के तरीकों का विवरण देता है जिन्हें उपकरणों की नाजुकता को समायोजित करते समय विस्तारित प्रतिक्रिया समय की आवश्यकता होती है। प्रस्तुत तकनीक का उद्देश्य कार्यात्मक उपकरणों में सतह संशोधन विधियों को साझा करना है जहां डिवाइस को उपचार अनुप्रयोग में संभाला नहीं जा सकता है। उपकरण गैर-कार्यात्मक डमी जांच और कार्यात्मक सिलिकॉन प्लानर माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियों को संभालने के लिए प्रस्तुत किए जाते हैं।

इलेक्ट्रोड सतह को संशोधित करने के लिए प्रस्तुत दृष्टिकोण गैर-कार्यात्मक डमी जांच या गैस-चरण जमाव और जलीय समाधानों के साथ प्रतिक्रिया के लिए कार्यात्मक सिलिकॉन प्लानर इलेक्ट्रोड सरणियों के सुरक्षित निलंबन की अनुमति देता है। इन नाजुक उपकरणों (चित्रा 1 और चित्रा 2) को संभालने के लिए कई 3 डी मुद्रित टुकड़ों का उपयोग किया जाता है। एक उदाहरण एक ऐसी प्रक्रिया का प्रदान किया जाता है जो सतह संशोधन के लिए गैस और समाधान चरण चरणों दोनों का उपयोग करता है जिसमें एमएन (तृतीय) टेट्राकिस (4-बेंजोइक एसिड) पोर्फिरिन (एमएनटीबीएपी) का स्थिरीकरण शामिल है। एमएनटीबीएपी एक सिंथेटिक मेटालोपोर्फिरिन है जिसमें सूजन47,48 की मध्यस्थता के साथ एंटीऑक्सिडेंट गुण होते हैं। कार्यात्मक सिलिकॉन प्लानर इलेक्ट्रोड सरणियों पर प्रदान किया गया उदाहरण गैर-कार्यात्मक उपकरणों40 के लिए पहले से रिपोर्ट किए गए प्रोटोकॉल के लिए एक अद्यतन को मान्य करता है। मुनिफ एट अल से एक गैस चरण जमाव तकनीक का अनुकूलन कार्यात्मक इलेक्ट्रोड49 के साथ प्रोटोकॉल की संगतता का समर्थन करता है। गैस-चरण जमाव का उपयोग सक्रिय एमएनटीबीएपी को स्थिर करने के लिए कार्बोडिमाइड क्रॉसलिंकर रसायन विज्ञान से जुड़ी जलीय प्रतिक्रिया की तैयारी में सतह को कार्यात्मक बनाने के लिए किया जाता है। यहां विकसित हैंडलिंग पद्धति को एक मंच के रूप में प्रदान किया जाता है जिसे अन्य कोटिंग्स और इसी तरह के उपकरणों को समायोजित करने के लिए संशोधित किया जा सकता है।

प्रोटोकॉल गैर-कार्यात्मक डमी जांच का उपयोग करके दृष्टिकोण को दर्शाता है जिसमें कार्यात्मक सिलिकॉन प्लानर इलेक्ट्रोड सरणियों के समान आयामों के साथ एक सिलिकॉन टांग और 3 डी मुद्रित टैब शामिल है। डिवाइस के कनेक्टर पैकेजिंग को प्रदान किए गए निर्देश में गैर-कार्यात्मक डमी जांच के 3 डी मुद्रित टैब के अनुरूप माना जाता है।

Figure 1
चित्रा 1: वैक्यूम डिसिकेटर में गैस-चरण जमाव के दौरान कार्यात्मक उपकरणों को संभालने के लिए 3 डी मुद्रित टुकड़े( ए) संरचना के आधार में 1 सेमी x 1 सेमी नमूना सिलिकॉन वर्गों (शीर्ष तीर) के लिए धारक और डिसिकेटर प्लेट (नीचे तीर) को सुरक्षित करने के लिए छेद शामिल हैं। (बी) प्लेट का उपयोग उपकरणों के निलंबन को सुरक्षित करने के लिए किया जाता है। यहां से, इस आंकड़े में प्रत्येक टुकड़े को टुकड़ा 1 ए या 1 बी के रूप में संदर्भित किया जाएगा। स्केल बार = 1 सेमी कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 2
चित्रा 2: जलीय घोल में होने वाली सतह की प्रतिक्रिया के लिए कार्यात्मक उपकरणों को संभालने के लिए 3 डी मुद्रित टुकड़े। (ए) गाइड टुकड़ा संस्कृति प्लेट के ढक्कन से चिपकाया जाना चाहिए। (बी) बेंचटॉप टुकड़े कोडांतरण करते समय टुकड़ों (सी) और (डी) को स्थिर करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। (सी) और (डी) एक साथ अच्छी तरह से प्लेट में प्लेसमेंट के लिए उपकरणों के निलंबन को सुरक्षित करते हैं, और (ई) अच्छी तरह से प्लेट ढक्कन के टुकड़ों (सी) और (डी) को सुरक्षित करते हैं। यहां से, इस आंकड़े के प्रत्येक पैनल में अलग-अलग टुकड़ों को इस आंकड़े के पैनल नंबर के अनुरूप टुकड़ा संख्या के रूप में संदर्भित किया जाएगा। स्केल बार = 1 सेमी कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Protocol

3 डी प्रिंटिंग के लिए सभी कोडिंग फाइलें पूरक कोडिंग फाइलों 1-16 में प्रदान की जाती हैं। प्रतिनिधि परिणामों में प्रदान किए गए विश्लेषण को व्यावसायिक रूप से अधिग्रहित कार्यात्मक सिलिकॉन प्लानर इलेक्ट्रोड सरणियों का उपयोग करके वर्णित किया गया है ( सामग्री की तालिका देखें)।

1. वैक्यूम डिसिकेटर में गैस-चरण जमाव के लिए असेंबली को संभालना

नोट: गैस-चरण जमाव के दौरान हैंडलिंग और होल्डिंग उपकरणों के लिए इकट्ठे उपकरण चित्रा 3 में दिखाया गया है। चरण 1.1-1.8 उपकरणों को जमाव के लिए उपकरण में रखने के लिए आवश्यक प्रक्रिया का वर्णन करते हैं (चित्रा 4 ए)।

Figure 3
चित्रा 3: गैस-चरण जमाव के दौरान कार्यात्मक उपकरणों को संभालने के लिए 3 डी मुद्रित टुकड़ों की असेंबली। असेंबली को लेपित किए जाने वाले नमूनों के बिना चित्रित किया गया है। शिकंजा और विंग नट्स का उपयोग टुकड़ों 1 ए और 2 बी को एक साथ जकड़ने के लिए किया जाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 4
चित्रा 4: विधानसभा की छवि और लेपित होने के लिए नमूनों की नियुक्ति। यह योजना वैक्यूम डिसिकेटर के भीतर सुरक्षित गैस-चरण जमाव के दौरान कार्यात्मक उपकरणों की हैंडलिंग का वर्णन करती है। (ए) डबल-पक्षीय पॉलीमाइड टेप टुकड़ा 1 ए पर रखा गया है और फोम टेप 1 बी पर रखा गया है। (सी) शिकंजा और विंग नट्स का उपयोग टुकड़ों को 1 बी से 1 ए तक जकड़ने के लिए किया जाता है, और असेंबली ज़िप केबल संबंधों (लाल तीर) का उपयोग करके डेसिकेटर ट्रे से जुड़ी होती है। (डी) 1 सेमी x 1 सेमी सिलिकॉन वर्ग नमूने संबंधित धारकों में रखे जाते हैं। (ई) एल्यूमीनियम वजन पकवान और दबाव गेज दिखाए गए अभिविन्यास में डिसिकेटर में रखा जाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

  1. सतह के उपचार के लिए, उपकरणों की सब्सट्रेट सामग्री के 1 सेमी x 1 सेमी वर्ग नमूने प्राप्त करें।
    1. सिलिकॉन नमूनों के लिए (इस प्रोटोकॉल के लिए चयनित), एक वेफर डाइसिंग मशीन का उपयोग करके सिलिकॉन वेफर को 1 सेमी x 1 सेमी वर्गों में काटें (सामग्री की तालिका देखें)।
  2. प्रिंट या प्राप्त टुकड़े 1 ए (चित्रा 1 ए, पूरक कोडिंग फ़ाइल 1, पूरक कोडिंग फ़ाइल 2) और 1 बी (चित्रा 1 बी, पूरक कोडिंग फ़ाइल 3, पूरक कोडिंग फ़ाइल 4)।
  3. टुकड़ा 1 ए के लिए डबल-पक्षीय पॉलीमाइड टेप संलग्न करें और टुकड़ा 1 बी के लिए एक तरफ चिपकने वाला के साथ 1/8 "मोटी फोम पट्टी संलग्न करें।
  4. टुकड़ा 1 ए पर टेप के लिए डिवाइस के कनेक्टर पैकेजिंग का पालन करें।
    नोट: टेप पर कनेक्टर का आदर्श अभिविन्यास किनारे पर निलंबित टांग छोड़ देगा, जैसा कि चित्रा 4 बी में दिखाया गया है।
  5. सुरक्षित टुकड़ा 1 ए और टुकड़ा 1 बी एक साथ (चित्रा 4 सी)। स्टेनलेस स्टील शिकंजा और विंग नट्स का उपयोग करके छेद और सुरक्षित संरेखित करें ( सामग्री की तालिका देखें)।
  6. ज़िप संबंधों का उपयोग करके, टुकड़ा 1 ए के तल में छेद का उपयोग करके वैक्यूम डिसिकेटर ट्रे में असेंबली को जकड़ें जैसा कि चित्रा 4 सी में दिखाया गया है।
  7. यदि लागू हो, फ्रेम (चित्रा 4 डी) के तल पर स्लिट्स में वर्ग सामग्री के नमूने रखें। यहां, 1 सेमी x 1 सेमी वर्ग सिलिकॉन वेफर डाइस्ड नमूनों का उपयोग उदाहरण के रूप में किया जाता है।
    नोट: सटीक सामग्री को इलाज किए गए डिवाइस के सब्सट्रेट से मेल खाने की आवश्यकता होगी, जो डिवाइस के आधार पर अलग-अलग होगा।
  8. वैक्यूम डिसिकेटर के भीतर और सुरक्षित असेंबली के अनुरूप समाधान को एक उपयुक्त रिसेप्टेक में रखकर गैस-चरण जमाव को पूरा करें।
    नोट: एल्यूमीनियम वजन व्यंजन का उपयोग (3-एमिनोप्रोपिल) ट्राइथोक्सिसिलेन (एपीटीईएस) जमाव के लिए रिसेप्टेकल्स के रूप में किया गया था, यहां एक उदाहरण के रूप में।
    1. सटीक दबाव रिकॉर्ड करने के लिए डिसिकेटर के भीतर एक वैक्यूम गेज ( सामग्री की तालिका देखें) रखें। सुरक्षित विधानसभा के पास और समाधान (चित्रा 4 ई) के अनुरूप डेसिकेटर ढक्कन के बंदरगाह की स्थिति।
      नोट: गैस-चरण जमाव की इस विधि के बारे में अधिक जानकारी पहले प्रकाशित संदर्भ49 में वर्णित है।

2. जलीय घोल के माध्यम से सतह प्रतिक्रिया के लिए विधानसभा को संभालना

नोट: जलीय चरण जमाव और सतह उपचार के दौरान उपकरणों को संभालने और धारण करने के लिए घटकों और इकट्ठे उपकरणों को आंकड़े 5-7 में सचित्र किया गया है। निम्नलिखित चरण बयान और उपचार के लिए उपकरणों को उपकरण में रखने के लिए आवश्यक प्रक्रिया का विस्तार करेंगे।

Figure 5
चित्रा 5: जलीय घोल में होने वाली सतह प्रतिक्रिया के लिए कार्यात्मक उपकरणों को संभालने के लिए 3 डी मुद्रित टुकड़ों की असेंबली। (ए) गाइड टुकड़ा संस्कृति प्लेट के ढक्कन से चिपकाया जाना चाहिए। (बी) बेंचटॉप टुकड़े का उपयोग कोडांतरण करते समय टुकड़ों (सी) और (डी) को स्थिर करने के लिए किया गया था। (सी) और (डी) एक साथ अच्छी तरह से प्लेट में प्लेसमेंट के लिए उपकरणों के निलंबन को सुरक्षित करते हैं। (ई) आगे अच्छी तरह से प्लेट ढक्कन के लिए टुकड़े (सी) और (डी) सुरक्षित करता है। डबल-पक्षीय पॉलीमाइड टेप (सी) के निचले हिस्से पर रखा गया था, और फोम टेप (डी) के निचले हिस्से पर रखा गया था (दोनों लाल रंग में बॉक्सिंग)। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 6
चित्रा 6: सेल संस्कृति प्लेट ढक्कन 6 गाइड (टुकड़ा 2 ए) के साथ निर्मित। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 7
चित्रा 7: समाधान प्रतिक्रिया के लिए जांच को सुरक्षित और लोड करने के लिए अनुक्रम। छवि के भीतर स्पष्टता के लिए इस आंकड़े में भागों का रंग बदल दिया गया था। ये चित्रा 5 और चित्रा 6 के समान भाग हैं। (ए) टुकड़ा 2 सी टुकड़ा 2 बी में रखा गया है, और डिवाइस को 2 सी के टेप किए गए हिस्से में सुरक्षित किया गया है (बी) टुकड़ा 2 डी एक असेंबली बनाने के लिए टुकड़ा 2 सी में फिट बैठता है जो डिवाइस टांग को निलंबित करता है। (सी) 2 सी, 2 डी की असेंबली, और डिवाइस को गाइड का उपयोग करके अच्छी तरह से प्लेट के ढक्कन पर सावधानीपूर्वक तैनात किया जाता है। (डी) टुकड़ा 2 ई ढक्कन को और सुरक्षित करने के लिए असेंबली के शीर्ष पर फिट बैठता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

  1. समाधान (चित्रा 6) में डिवाइस के इलेक्ट्रोड सरणी को निलंबित करने के लिए अच्छी तरह से प्लेट के लिए एक ढक्कन का निर्माण करें। यह प्रोटोकॉल एक 24-अच्छी तरह से प्लेट के उपयोग का वर्णन करता है।
    1. लेजर कटर का उपयोग करके या बॉक्स कटर के साथ मैन्युअल रूप से अच्छी तरह से प्लेट के ढक्कन में आयताकार छेद 19 मिमी x 10.5 मिमी काटें। उपचार के लिए वांछित उपकरणों की संख्या के लिए छेद की संख्या का मिलान करें।
      नोट: विधानसभा में आसानी के लिए, अच्छी तरह से प्लेट प्रति छह उपकरणों का इलाज करने की सिफारिश की जाती है, या कम से कम, गैर-आसन्न कुओं (चित्रा 6) पर छेद रखें।
    2. प्रिंट या गाइड की उचित संख्या प्राप्त करें (टुकड़ा 2 ए (चित्रा 2 ए), पूरक कोडिंग फ़ाइल 5, पूरक कोडिंग फ़ाइल 6)।
    3. ढक्कन के लिए गाइड को सुरक्षित करने के लिए साइनोएक्रिलेट चिपकने वाला का उपयोग करें। गाइड के आयताकार छेद को निर्बाध है, यह सुनिश्चित करने के लिए ग्लूइंग करते समय गाइड और ढक्कन में आयताकार छेद संरेखित करें, जैसा कि चित्रा 6 में दिखाया गया है।
  2. अच्छी तरह से प्लेट को उन स्थानों पर वांछित समाधान के साथ भरें जहां उपचार होगा। उदाहरण के लिए, समाधान में एमईएस बफर में ईडीसी और सल्फो-एनएचएस ( सामग्री की तालिका देखें) शामिल हैं।
    नोट: समाधान की मात्रा इलेक्ट्रोड डिवाइस के आयामों पर निर्भर करेगी। मिशिगन-शैली के माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियों के लिए ( सामग्री की तालिका देखें) 8.6 मिमी के कम प्रोफ़ाइल कनेक्टर्स और 3 मिमी की टांग लंबाई के साथ, ~ 9 मिमी निकासी50 है। समाधान के 2 एमएल का उपयोग करने से डिवाइस के टांग को पूरी तरह से जलमग्न होने की अनुमति मिलेगी, जबकि शेष डिवाइस को प्रतिक्रिया समाधान से बाहर रखा जाएगा।
    1. यदि सब्सट्रेट नमूनों का उपयोग सतह के उपचार की पुष्टि करने के लिए किया जा रहा है, तो प्लेट के कुएं में वर्ग सामग्री के नमूने रखें और उन्हें प्रतिक्रिया समाधान में डुबो दें।
  3. एक अच्छी तरह से प्लेट में उपकरणों को सुरक्षित रूप से निलंबित करें (सामग्री की तालिका देखें)। अनुक्रम चित्रा 7 में दिखाया गया है।
    1. टेप टुकड़ा 2 बी (चित्रा 2 बी, पूरक कोडिंग फ़ाइल 7, पूरक कोडिंग फ़ाइल 8) एक बेंचटॉप (चित्रा 7 ए) के लिए।
    2. टुकड़ा 2 सी (चित्रा 2 सी, पूरक कोडिंग फ़ाइल 9, पूरक कोडिंग फ़ाइल 10) के आधार को कवर करने के लिए डबल-पक्षीय पॉलीमाइड टेप रखें।
    3. टुकड़ा 2 डी (चित्रा 2 डी, पूरक कोडिंग फ़ाइल 11, पूरक कोडिंग फ़ाइल 12) के आधार को कवर करने के लिए सिंगल-साइड चिपकने वाला के साथ 1/8 "फोम टेप रखें।
    4. टुकड़ा 2 बी (चित्रा 7 ए) के नाली में टुकड़ा 2 सी फिट करें।
    5. टेप पर डिवाइस के कनेक्टर पैकेजिंग का पालन करें, उन्मुख, इसलिए डिवाइस टांग की लंबाई निलंबित है (चित्रा 7 बी)।
    6. टुकड़ा 2 डी ( चित्रा 7 में नारंगी में दिखाया गया है) टुकड़ा 2 सी में फिसलने से डिवाइस को सुरक्षित करें। यह असेंबली प्रभावी रूप से उपकरण टुकड़ों (चित्रा 7 बी) के बीच डिवाइस को सुरक्षित करती है।
    7. असेंबली के किनारों को पकड़कर, टुकड़ा 2 ए से हटाने के लिए सावधानीपूर्वक उठाएं।
    8. टुकड़ा 2 ए ( चित्रा 7 सी में हरे रंग में दिखाया गया है) पर संबंधित गाइड के साथ टुकड़ों 2 सी और 2 डी पर बाहरी सामना करने वाले अर्धवृत्तों को संरेखित करके ढक्कन में असेंबली को फिट करें।
    9. गाइड पर प्रेस-फिटिंग टुकड़ा 2 ई (चित्रा 2 ई) द्वारा सुरक्षित असेंबली प्लेसमेंट ( चित्रा 7 डी, पूरक कोडिंग फ़ाइल 13, पूरक कोडिंग फ़ाइल 14 में हरे रंग में दिखाया गया है)।
    10. समाधान के निरंतर मिश्रण से लाभान्वित होने वाली प्रतिक्रियाओं के लिए, अच्छी तरह से प्लेट को उत्तेजित करें। इकट्ठे अच्छी तरह से प्लेट को एक प्रकार के बरतन तालिका में स्थानांतरित करें और 100 आरपीएम से कम गति से चलाएं।
  4. यदि कई समाधान-आधारित प्रतिक्रियाएं या धोने के चरण वांछित हैं, तो ढक्कन को उचित कुओं में वितरित वांछित समाधान (ओं) के साथ एक नई अच्छी तरह से प्लेट में सावधानीपूर्वक स्थानांतरित करें।
    नोट: चरण 2.4 वैकल्पिक है।
  5. अच्छी तरह से प्लेट से उपकरणों को हटा दें।
    1. एक बेंचटॉप के लिए टेप टुकड़ा 2 बी।
    2. ढक्कन से टुकड़ा 2 ई निकालें।
    3. अच्छी तरह से प्लेट से डिवाइस को पकड़ने वाली असेंबली को सावधानीपूर्वक हटा दें।
    4. असेंबली को उन्मुख करें, ताकि टुकड़ा 2 सी बेंचटॉप का सामना करे और टुकड़ा 2 डी ऊपर की ओर सामना करे। डिवाइस का टांग बेंचटॉप के समानांतर होना चाहिए। असेंबली के टुकड़े 2 सी को टुकड़ा 2 बी में फिट करें जैसा कि असेंबली को एक साथ फिट करते समय पहले पूरा किया गया था (चरण 2.3.4)।
    5. ध्यान से उन्हें अलग खींचकर टुकड़ा 2 सी से टुकड़ा 2 डी अलग करें। इस कार्य के लिए स्थिरता प्रदान करने के लिए बेंच में टुकड़ा 2 सी के टैब पर मामूली दबाव लागू करें।
      नोट: इस हैंडलिंग को सुविधाजनक बनाने के लिए 2 सी के टैब 2 डी की तुलना में लंबे हैं।
    6. टेप से हटाने और वांछित भंडारण कंटेनर के लिए डिवाइस को स्थानांतरित करने के लिए डिवाइस के कनेक्टर पैकेजिंग पर पकड़ करने के लिए संदंश का प्रयोग करें।

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Representative Results

हैंडलिंग घटकों के उपयोग को प्रदर्शित करने के लिए, सक्रिय सिलिकॉन के लिए ऑक्सीडेंट मध्यस्थ के स्थिरीकरण को अनुकूलित करने के लिए वर्णित पद्धति लागू की गई थी। ऑक्सीडेटिव तनाव को कम करने के लिए आईएमई के लिए इस रसायन विज्ञान का आवेदन पॉटर-बेकर एट अल द्वारा तैयार किया गया था और गैर-कार्यात्मक सिलिकॉन डमी जांच40 पर प्रदर्शित किया गया था। यह सतह उपचार एंटीऑक्सिडेंट, एमएनटीबीएपी को एमाइन कार्यात्मकता के माध्यम से यूवी / ओजोन सक्रिय सिलिकॉन सतह पर स्थिर करता है, इसके बाद कार्बोडिमाइड क्रॉसलिंकिंग रसायन विज्ञान51 होता है। अमीन कार्यात्मकता गैस-चरण जमाव और कार्बोडिमाइड क्रॉसलिंकिंग रसायन विज्ञान के माध्यम से जलीय प्रतिक्रिया के माध्यम से पूरी की जाती है। इन प्रयोगों को व्यावसायिक रूप से उपलब्ध मिशिगन-शैली माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियों और सिलिकॉन स्क्वायर नमूनों का उपयोग करके कोटिंग विधि के सामग्री विश्लेषण की अनुमति देने के लिए आयोजित किया गया था (सामग्री की तालिका देखें)।

सबसे पहले, अमीन कार्यात्मकता एमिनोसिलेन, (3-एमिनोप्रोपिल) ट्राइथॉक्सीसिलेन (एपीटीईएस) का उपयोग करके किया गया था। एपीटीईएस के गैस-चरण जमाव ने मुनिफ एट अल द्वारा वर्णित विधियों के अनुकूलन को नियोजित किया। गैस-चरण उपचार के लिए वर्णित हैंडलिंग प्रोटोकॉल के बाद 3 डी मुद्रित उपकरणों का उपयोग करके उपकरणों को सुरक्षित रूप से निलंबित कर दिया गया था। इसके बाद, 400 μL तरल एपीटीईएस को वैक्यूम डिसिकेटर के भीतर एक एल्यूमीनियम डिश में रखा गया था। डेसिकेटर ढक्कन रखा गया था, और वैक्यूम को 20 मिनट के लिए ~ 25 पीएसआई तक खींच लिया गया था। 20 मिनट के बाद, वैक्यूम जारी किया गया था। तरल एपीटीईएस का एक ताजा 400 μL एक नए एल्यूमीनियम डिश में रखा गया था। वैक्यूम को अतिरिक्त 20 मिनट के लिए ~ 25 पीएसआई में फिर से खींचा गया था। 20 मिनट के बाद, एपीटीईएस को दूसरी बार ताज़ा किया गया था, और वैक्यूम 24 घंटे 52 के लिए ~25 पीएसआई पर आयोजित किया गया था। अमाइन कार्यात्मकता के बाद, एमएनटीबीएपी को स्थिर करने के लिए कार्बोडिमाइड क्रॉसलिंकिंग रसायन विज्ञान का उपयोग किया गया था। 1-[3-(डाइमिथाइलामिनो)प्रोपाइल]-3-एथिलकार्बोडिमाइड मेथियोडाइड (ईडीसी) और एन-हाइड्रॉक्सिसल्फोसुकिनिमाइड सोडियम नमक (सल्फो-एनएचएस) का उपयोग करके मानक प्रक्रिया 2- (एन-मॉर्फोलिनो) एथेनेसल्फोनिक एसिड (एमईएस) बफर को पहले वर्णित40 के रूप में नियोजित किया गया था। 3 डी-मुद्रित उपकरणों ने प्रतिक्रिया समाधान वाले कुओं में उपकरणों को निलंबित कर दिया।

कार्यात्मक प्रतिक्रियाओं के पूरा होने के बाद, एलिप्सोमेट्री और एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस) क्रमशः एपीटीईएस (चरण 1) और एमएनटीबीएपी (चरण 2) की उपस्थिति की पुष्टि करने के लिए किया गया था। सफल एपीटीईएस जमाव और एमएनटीबीएपी स्थिरीकरण को मान्य करने के लिए प्रत्येक कोटिंग प्रक्रिया चरण का विश्लेषण करने के लिए सिलिकॉन वर्ग1 सेमी x 1 सेमी का उपयोग किया गया था। 12 सिलिकॉन नमूनों के केंद्र से लिए गए एलिप्सोमेट्री माप ने 7 ए की सैद्धांतिक मोनोलेयर मोटाई की तुलना में 8.5 ± 1.02 ए की औसत एपीटीईएस परत मोटाई का उत्पादन किया। एक्सपीएस के परिणाम तालिका 1 में दिए गए हैं। गैस-चरण एपीटीईएस उपचार के बाद, नाइट्रोजन और कार्बन की परमाणु सांद्रता के प्रतिशत में वृद्धि हुई है, जो रासायनिक जमा का संकेत है। समाधान चरण स्थिरीकरण प्रक्रिया के बाद, ये परिणाम मैंगनीज की उपस्थिति को प्रदर्शित करते हैं, एमएनटीबीएपी की गतिविधि में योगदान देने वाला तत्व, जो समाधान-चरण स्थिरीकरण से पहले पता लगाने योग्य नहीं था।

सुधार C (%) N (%) O (%) सी (%) एमएन (%)
प्लाज्मा का इलाज किया सी 3.06 0.5 49.84 46.605 0
एपीटीईएस गैस चरण जमाव 13.63 3.2 43.98 39.2 0
एमएनटीबीएपी स्थिर 44.16 ± 3.94 5.33 ± 0.37 21.81 ± 1.30 21.81 ± 2.39 0.79 ± 0.07

तालिका 1: सिलिकॉन में अनुक्रमिक संशोधनों के लिए एक्सपीएस विश्लेषण। एमएनटीबीएपी स्थिरीकरण चरण के लिए प्रदान किए गए मान 4 के नमूना आकार के लिए एक मानक विचलन के साथ प्रस्तुत किए जाते हैं।

कोटिंग प्रक्रियाओं के बाद मिशिगन शैली के माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियों की कार्यक्षमता का मूल्यांकन विद्युत प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईआईएस) 50 का उपयोग करके किया गया था। ईआईएस दो उपकरणों में 20 कुल माइक्रोइलेक्ट्रोड चैनलों के लिए दर्ज किया गया था। परीक्षण के लिए शामिल चैनलों को यादृच्छिक रूप से चुना गया था और समान रूप से दो उपकरणों (10 चैनल / डिवाइस) के बीच वितरित किया गया था। माप तीन-इलेक्ट्रोड सेटअप के साथ एक पोटेंशियोस्टैट का उपयोग करके किए गए थे। कोटिंग प्रक्रिया से पहले तीन बार और कोटिंग प्रक्रिया के बाद तीन बार प्रत्येक चैनल के लिए माप पूरा किया गया था। कोटिंग प्रक्रिया से पहले और बाद में 1 किलोहर्ट्ज़ पर प्रतिबाधा परिमाण क्रमशः 238 ± 10.22 केΩ और 237 ± 9.81 किलोΩ था। यह निर्धारित करने के लिए एक जोड़ीदार टी-टेस्ट का चयन किया गया था कि कोटिंग प्रक्रिया ने चैनल प्रतिबाधा53 को प्रभावित किया है या नहीं। डिवाइस के प्रतिबाधा माप महत्वपूर्ण विचरण प्रस्तुत करते हैं; इस प्रकार, डिवाइस स्तर पर एक विश्लेषण विनिर्माण परिवर्तनशीलता के शोर के भीतर कोटिंग का प्रभाव खो सकता है। कोटिंग प्रक्रिया से पहले और बाद में 1 किलोहर्ट्ज पर चैनलों के प्रतिबाधा परिमाण के बीच एक जोड़ीदार टी-परीक्षण ने कोई सांख्यिकीय अंतर नहीं दर्शाया (पी > 0.937)। एक परीक्षण डिवाइस का बोड प्लॉट चित्रा 8 में प्रदान किया गया है, उपचार से पहले और बाद में 10-चैनल रिकॉर्डिंग के परिणाम प्रदर्शित करता है। कोटिंग प्रक्रिया से पहले और बाद में इलेक्ट्रोड सरणी की छवियां चित्रा 9 में प्रदान की जाती हैं। सामग्री विश्लेषण के लिए वाद्य विवरण के बारे में अतिरिक्त जानकारी अनुपूरक फ़ाइल 1 में पाई जा सकती है।

Figure 8
चित्रा 8: बोड प्लॉट एक परीक्षण डिवाइस (10 चैनल) में औसत विद्युत रासायनिक प्रतिबाधा माप प्रदर्शित करने से पहले (ग्रे) और बाद में (लाल) कोटिंग प्रक्रिया। सलाखों माध्य की मानक त्रुटि का प्रतिनिधित्व करते हैं। बढ़ती आवृत्ति के साथ प्रतिबाधा परिमाण में कमी आई। बढ़ती आवृत्ति के साथ चरण कोण कम हो गया। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 9
चित्रा 9: कोटिंग प्रक्रिया से पहले (ऊपर) और बाद में (नीचे) इलेक्ट्रोड सरणी की छवियां। स्केल बार = 50 μm. कृपया इस आकृति का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

अनुपूरक फ़ाइल 1: सामग्री विश्लेषण के लिए वाद्य विवरण। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.

अनुपूरक कोडिंग फ़ाइलें 1-16: कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें।

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Discussion

वर्णित प्रोटोकॉल सिलिकॉन प्लानर माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियों की सतह के उपचार के लिए डिज़ाइन किया गया था। 3 डी मुद्रित उपकरण कम प्रोफ़ाइल कनेक्टर50 के साथ मिशिगन शैली के माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियों के लिए अनुकूलित हैं। गैर-कार्यात्मक जांच को बायोकंपैटिबल चिपकने वाला का उपयोग करके 3 डी मुद्रित टैब के लिए सिलिकॉन जांच का पालन करके इकट्ठा किया गया था। 3 डी मुद्रित टैब को व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उपकरणों पर शामिल कनेक्टर्स के समान आयामों के साथ डिज़ाइन किया गया था। 3 डी मुद्रित टैब के लिए फ़ाइलें पूरक कोडिंग फ़ाइल 15, पूरक कोडिंग फ़ाइल 16 के रूप में उपलब्ध हैं। 3 डी मुद्रित टुकड़ों के निर्माण के लिए एक्रिलोनिट्राइल ब्यूटाडाइन स्टाइरीन (एबीएस) फिलामेंट का उपयोग किया गया था। यदि वांछित है, तो पॉलीलैक्टिक एसिड (पीएलए) फिलामेंट का उपयोग उपकरण बनाने के लिए भी किया जा सकता है। 17.4 मिमी की अच्छी गहराई के साथ जलीय घोल के साथ सतह की प्रतिक्रिया के लिए एक 24-अच्छी तरह से प्लेट का उपयोग किया गया था। वैकल्पिक उपकरणों के लिए प्रोटोकॉल को अनुकूलित करते समय, इलेक्ट्रोड के प्रकार (कनेक्टर के आयाम, टांग की लंबाई), उपयोग किए गए 3 डी प्रिंटर का रिज़ॉल्यूशन, और फिलामेंट की रासायनिक संगतता पर विचार करने की आवश्यकता होती है।

सतह के उपचार का विश्लेषण करने के लिए मानक तकनीक परीक्षणों के आकार और / या विनाशकारी प्रकृति के कारण इकट्ठे उपकरणों पर प्रदर्शन करना असंभव है। सिलिकॉन प्लानर माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियों पर सतह उपचार के प्रतिनिधित्व प्राप्त करने के लिए, डिवाइस-ग्रेड सिलिकॉन के नमूनों को बाद के विश्लेषण के लिए कार्यात्मक उपकरणों के साथ इलाज किया जा सकता है। यदि एक अलग डिवाइस का उपयोग किया जा रहा है, तो नमूना सामग्री को डिवाइस के सब्सट्रेट से मेल खाने की आवश्यकता है। जबकि अप्रत्यक्ष, यह विधि बैच उपचार के बीच गुणवत्ता की जांच की अनुमति देती है। गैस-चरण जमाव के लिए 3 डी मुद्रित उपकरण में ऐसी विशेषताएं शामिल हैं जो पर्याप्त सतह जमाव की स्थिति सुनिश्चित करने के लिए वर्ग नमूनों को समायोजित करती हैं। वर्ग नमूनों को पकड़ने वाली विशेषताओं में नमूने डालने के लिए 1 मिमी भट्ठा होता है। प्रस्तुत कार्य में उपयोग किए जाने वाले सिलिकॉन नमूने 525 μm मोटे हैं। यदि वैकल्पिक नमूना सामग्री वांछित है और 1 मिमी से अधिक मोटी है, तो प्रदान की गई फ़ाइलों में समायोजन करने की आवश्यकता है। चित्रा 1 गैस-चरण जमाव के लिए विधानसभा के घटकों को दर्शाता है। चित्रा 2 एक 24 अच्छी तरह से प्लेट में जलीय समाधान प्रतिक्रिया के लिए विधानसभा घटकों से पता चलता है।

पॉटर-बेकर एट अल द्वारा वर्णित एमएनटीबीएपी की स्थिरीकरण विधि के अनुकूलन का उपयोग प्रस्तुत उपकरण40 की उपयोगिता को प्रदर्शित करने के लिए किया गया था। इन प्रयोगों को कोटिंग विधि के सामग्री विश्लेषण की अनुमति देने के लिए व्यावसायिक रूप से उपलब्ध मिशिगन-शैली माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियों और सिलिकॉन वर्ग नमूनों का उपयोग करके पूरा किया गया था। एपीटीईएस की उपस्थिति की पुष्टि करने के लिए, एलिप्सोमेट्री और एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस) सिलिकॉन वर्ग नमूनों पर किया गया था। एलिप्सोमेट्री माप ने प्रत्याशित एपीटीईएस जमा के अनुरूप नमूना मोटाई में वृद्धि का प्रदर्शन किया। नमूनों पर किए गए एक्सपीएस विश्लेषण में नाइट्रोजन और कार्बन की परमाणु सांद्रता के प्रतिशत में वृद्धि देखी गई, जो एपीटीईएस जमा का संकेत है। एक्सपीएस विश्लेषण ने मैंगनीज की उपस्थिति के बाद समाधान चरण स्थिरीकरण प्रक्रिया से पहले मैंगनीज की अनुपस्थिति का प्रदर्शन किया। इन आंकड़ों को एक साथ कोटिंग के अस्तित्व के औचित्य के रूप में लिया गया था। इस स्तर पर, डिवाइस इन विट्रो और इन विवो परीक्षण के लिए तैयार हैं। उदाहरण के लिए, विवो प्रयोगों में कृन्तकों में उपकरणों को प्रत्यारोपित करने के लिए डिवाइस प्रदर्शन36,40 पर कोटिंग के प्रभाव को निर्धारित करने के लिए रिकॉर्डिंग विश्लेषण और इम्यूनोहिस्टोकेमिस्ट्री धुंधला करने की अनुमति देने के लिए आयोजित किया जा सकता है।

नैदानिक उपयोग में प्रौद्योगिकी को आगे बढ़ाने के लिए विवो प्रदर्शन में इंट्राकोर्टिकल माइक्रोइलेक्ट्रोड में सुधार करना आवश्यक है। चल रहे अनुसंधान प्रयासों का उद्देश्य डिवाइस विफलता के पीछे की प्रक्रियाओं को स्पष्ट और कम करनाहै। इस शोध का एक पर्याप्त क्षेत्र क्रोनिक डिवाइस प्रत्यारोपण 7,55,56,57 के लिए हानिकारक ऊतक प्रतिक्रिया को कम करने के उद्देश्य से है। डिवाइस और ऊतक के बीच इंटरफेस पर ध्यान केंद्रित करने से प्रभावित ऊतक58,59 के लक्षित उपचार की अनुमति मिलती है। इंट्राकोर्टिकल माइक्रोइलेक्ट्रोड में कई सतह संशोधनों का पता लगाया गया है और 60,61,62,63 का पता लगाया जा रहा है।

प्रस्तुत प्रक्रिया इकट्ठे उपकरणों के लिए गैस-चरण जमाव और जलीय समाधान प्रतिक्रिया से जुड़े सतह उपचार को लागू करने के तरीके प्रदान करती है। सतह उपचार के विकास में, कार्यात्मक उपकरणों के लिए अनुवाद कई हैंडलिंग चिंताओं64 पैदा करता है। कार्यात्मक माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियों की नाजुकता और व्यय को ध्यान में रखते हुए, प्रस्तुत उपकरण उपचार के दौरान डिवाइस अखंडता के रखरखाव की सुविधा प्रदान करते हैं6. सुरक्षित हैंडलिंग विधियां विस्तारित अवधि में होने वाली संशोधन प्रक्रियाओं में प्रासंगिक हैं और इसमें कई चरण शामिल हैं। फिल्म जमा और अणु स्थिरीकरण से जुड़ी कार्यात्मक सतहों में कई घंटे 23,24,40,60 से अधिक कुल इनक्यूबेशन समय के साथ प्रक्रियाओं के कई दौर शामिल हो सकते हैं। कार्यात्मक माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियों को संभालने के तरीकों को अभी तक विस्तार से रिपोर्ट नहीं किया गया है। प्रस्तुत रिपोर्ट विस्तार से एक हैंडलिंग विधि का खुलासा करने का इरादा रखती है।

सतह उपचार और कोटिंग्स के विकास के माध्यम से इंट्राकोर्टिकल माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणी प्रदर्शन में सुधार करने के लिए अनुसंधान प्रयासों को इन उपकरणों का उपयोग करके उपचार को सुरक्षित रूप से लागू करने से लाभ हो सकता है। जबकि वर्णित मिशिगन शैली के माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणियों के लिए मॉडलिंग किए गए सिलिकॉन-प्लानर उपकरणों की सतह के उपचार के लिए डिज़ाइन किया गया है, फाइलें वैकल्पिक उपकरणों के लिए 3 डी मुद्रित टुकड़ों को अनुकूलित करने के लिए उपलब्ध हैं। समायोजन करते समय, डिवाइस आयाम, उपयोग किए गए 3 डी प्रिंटर के रिज़ॉल्यूशन और रासायनिक संगतता पर विचार करें।

किसी भी कस्टम सतह संशोधन प्रोटोकॉल के लिए सबसे उपयुक्त विधि का निर्धारण करते समय विस्तृत दृष्टिकोण की सीमाओं को संबोधित किया जाना है। 3 डी मुद्रित टुकड़े अनुकूलित कर रहे हैं और समय और उपयोग किया जा करने के लिए की आवश्यकता है। इसके अतिरिक्त, टुकड़ों को माइक्रोइलेक्ट्रोड सरणी की एक विशेष शैली के लिए डिज़ाइन किया गया था। इस प्रकार वैकल्पिक उपकरणों और संबंधित कनेक्टर पैकेजिंग को समायोजित करने के लिए 3 डी मुद्रित टुकड़ों में समायोजन आवश्यक होगा। अंत में, यहां विस्तृत प्रोटोकॉल का मूल्यांकन विभिन्न धातु संपर्कों या अन्य डिवाइस डिजाइनों के लिए प्रासंगिक कार्बनिक-आधारित संचालन पॉलिमर के साथ संगतता के लिए नहीं किया गया है। पूर्ण डिवाइस अखंडता और शोधकर्ता सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए, प्रतिक्रिया रसायन विज्ञान के लिए उपयोग किए जाने वाले अभिकर्मकों पर विचार किया जाना चाहिए।

संक्षेप में, एक मजबूत प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया गया है जो डिवाइस की अखंडता से समझौता करने के जोखिम को कम करते हुए कार्यात्मक तंत्रिका इलेक्ट्रोड में सतह संशोधनों को सक्षम बनाता है। पद्धति समान या वैकल्पिक डिवाइस कक्षाओं के आगे संशोधनों के लिए एक मंच के रूप में काम कर सकती है।

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Disclosures

सामग्री अमेरिकी वयोवृद्ध मामलों के विभाग, राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान या संयुक्त राज्य सरकार के विचारों का प्रतिनिधित्व नहीं करती है।

Acknowledgments

इस अध्ययन को संयुक्त राज्य अमेरिका (यूएस) डिपार्टमेंट ऑफ वेटरन्स अफेयर्स रिहैबिलिटेशन रिसर्च एंड डेवलपमेंट सर्विस से मेरिट रिव्यू अवार्ड आईआरएक्स002611 (कैपडोना) और रिसर्च करियर साइंटिस्ट अवार्ड आईके 6 आरएक्स003077 (कैपडोना) द्वारा भाग में समर्थित किया गया था। इसके अतिरिक्त, इस काम को नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ, नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ न्यूरोलॉजिकल डिसऑर्डर एंड स्ट्रोक आर01एनएस110823 (कैपडोना / पैनक्राज़ियो), और नेशनल साइंस फाउंडेशन ग्रेजुएट रिसर्च फेलोशिप प्रोग्राम (क्रेब्स) द्वारा भी समर्थित किया गया था।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1-[3-(Dimethylamino)propyl]-3-ethylcarbodiimide methiodide (EDC) Sigma-Aldrich 165344-1G Solid, stored desiccated at -20 °C
15 mL Conical Centrifuge Tubes Fisher Scientific 14-959-70C
18 Pound Solid Nylon Cable/Zip Ties Cole-Parmer EW-06830-66 Length 4 inches
2-(N-Morpholino)ethanesulfonic acid (MES) Sigma-Aldrich 4432-31-9 Solid
3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) Sigma-Aldrich 440140-100ML Liquid, container with Sure/Seal
50 mL Conical Centrifuge Tubes Fisher Scientific 14-959-49A
Aluminum foil Fisher Scientific 01-213-103
Aluminum weighing dishes Fisher Scientific 08-732-102 Diameter 66 mm
Bel-Art Vacuum Desiccator Fisher Scientific 08-594-15B
Corning Costar TC-Treated Multiple Well Plates Millipore Sigma CLS3527-100EA 24-well plate, polystyrene
Cyanoacrylate Adhesive LocTite N/A
Digital Microscope Keyence VHX-S750E
Disco DAD3350 Dicing Saw Disco DAD3350 Used to cut silicon wafer into 1 cm x 1 cm samples
Double-Sided Polyimide Tape Kapton Tape PPTDE-1/4 ¼” x 36 yds.
EP21LVMed – low viscosity, two component epoxy compound Masterbond EP21LVMed Meets USP Class VI certification, Passes ISO 10993-5 for cytotoxicity
Epilog Fusion Pro 48 Laser Machine Epilog N/A CO2 laser
Foam tape XFasten N/A 1/8" Thick
Gamry Interface 1010E Potentiostat Gamry 992-00129
High precision 45° curved tapered very fine point tweezers/forceps Fisher Scientific 12-000-131
Lab tape Fisher Scientific 15-901-10L
Mn(III)tetrakis (4-benzoic acid) porphyrin (MnTBAP) EMD Millipore 475870-25MG Solid, stored at -20 °C
N-Hydroxysulfosuccinimide sodium salt, ≥98% (HPLC) Sigma-Aldrich 56485-250MG Solid, stored desiccated at 4°C
Platinum clad niobium mesh anode Technic N/A Clad with 125μ” of platinum on one side, framed in titanium with (1) 1” x 6” titanium strap centered on one 6” dimension
Silicon Planar Microelectrode Array, 16 Channel NeuroNexus A1x16-3mm-100-177-CM16LP Electrode site material is iridium, shank thickness is 15 μm
Silicon Wafer University Wafer 1575 Diameter 100 mm, p-type, boron-doped, 100 oriented, resistivity 0.01-0.02 Ohm-cm, thickness 525 um, single side polished, prime grade
Silver/silver Chloride reference electrode Gamry Instruments 930-00015
Solidworks N/A
Stainless Steel Phillips Flat Head Screws McMaster Carr 96877A629 #8-32, 1 1/2", fully threaded
Type I deionized water ChemWorld CW-DI1-20
Ultimaker 3 3D printer Ultimaker  N/A
Ultimaker Cura Ultimaker N/A 3D printing software
Ultimaker NFC ABS Filament Dynamism, Inc. 1621 2.85 mm
Ultimaker NFC PLA Filament Dynamism, Inc. 1609 2.85 mm
Vacuum Gauge Vacuum Gauge Measureman Direct N/A Glycerin Filled, 2-1/2” Dial Size, ¼”NPT, -30” Hg/-100kpa-0
Wing nuts Everbilt 934917 #8-32, zinc plated

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References

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Krebs, O. K., Mittal, G., Ramani, S., Zhang, J., Shoffstall, A. J., Cogan, S. F., Pancrazio, J. J., Capadona, J. R. Tools for Surface Treatment of Silicon Planar Intracortical Microelectrodes. J. Vis. Exp. (184), e63500, doi:10.3791/63500 (2022).

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