يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

تلفيق Ti3C2 MXene Microelectrode صفائف في فيفو التسجيل العصبي

13.5K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/60741

⸱

فبراير 12, 2020

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Bioengineering, University of Pennsylvania, 2Center for Neuroengineering and Therapeutics, University of Pennsylvania, 3Corporal Michael J. Crescenz Veterans Affairs Medical Center, 4Department of Materials Science and Engineering, Drexel University, 5A.J. Drexel Nanomaterials Institute, Drexel University, 6Department of Neurosurgery, University of Pennsylvania, 7Department of Neurology, University of Pennsylvania, 8Department of Physical Medicine and Rehabilitation

في هذه المقالة

ملخص

نحن نصف هنا طريقة لتلفيق تي3C2 MXene صفائف microelectrode واستخدامها في التسجيل العصبي في الجسم الحي.

الملخص

وقد استخدمت على نطاق واسع تقنيات القطب المجهري القابلة للزرع لتوضيح الديناميات العصبية على نطاق صغير للحصول على فهم أعمق للأسس العصبية لأمراض الدماغ والإصابة. كما يتم تصغير الأقطاب الكهربائية إلى حجم الخلايا الفردية، وارتفاع المقابلة في مقاومة واجهة يحد من نوعية الإشارات المسجلة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مواد القطب التقليدية قاسية ، مما يؤدي إلى عدم تطابق ميكانيكي كبير بين القطب وأنسجة الدماغ المحيطة به ، مما يؤدي إلى استجابة التهابية تؤدي في النهاية إلى تدهور أداء الجهاز. لمواجهة هذه التحديات، قمنا بتطوير عملية لتصنيع أقطاب كهربائية دقيقة مرنة على أساس Ti3C2 MXene، وهي مادة نانوية تم اكتشافها مؤخرًا وتمتلك مكثفات حجمية عالية بشكل ملحوظ، وتوصيلية كهربائية، ووظائف سطحية، وقابلية المعالجة في تشتت مائي. صفائف مرنة من تي3C2 MXene microelectrodes لديها مقاومة منخفضة بشكل ملحوظ بسبب الموصلية العالية ومساحة سطح محددة عالية من أفلام Ti3C2 MXene ، وقد أثبتت أنها حساسة بشكل رائع لتسجيل نشاط الخلايا العصبية. في هذا البروتوكول، ونحن نصف طريقة جديدة لmicropatterning Ti3C2 MXene في صفائف القطب الدقيق على ركائز البوليمر مرنة والخطوط العريضة لاستخدامها في تسجيل الكهروكورتيكة الدقيقة في الجسم الحي. يمكن تمديد هذه الطريقة بسهولة لإنشاء صفائف أقطاب MXene ذات الحجم التعسفي أو الهندسة لمجموعة من التطبيقات الأخرى في الإلكترونيات الحيوية ويمكن أيضًا تكييفها للاستخدام مع الأحبار الموصلية الأخرى إلى جانب Ti3C2 MXene. يتيح هذا البروتوكول تصنيع الأقطاب الكهربائية الدقيقة البسيطة والقابلة للتطوير من الأحبار الموصلة المستندة إلى الحلول ، ويسمح على وجه التحديد بتسخير الخصائص الفريدة للـ Ti3C2 MXene المائية للتغلب على العديد من الحواجز التي أعاقت لفترة طويلة اعتماد المواد النانوية المستندة إلى الكربون على نطاق واسع للأقطاب العصبية الدقيقة عالية الدقة.

المقدمة

إن فهم الآليات الأساسية الكامنة وراء الدوائر العصبية، وكيفية تغيير ديناميكياتها في المرض أو الإصابة، هو هدف حاسم لتطوير علاجات فعالة لمجموعة واسعة من الاضطرابات العصبية والعصبية والعضلية. وقد استخدمت تكنولوجيات القطب المجهري على نطاق واسع لتوضيح الديناميات العصبية على المقاييس المكانية والزمنية الدقيقة. ومع ذلك، فقد ثبت أن الحصول على تسجيلات مستقرة مع نسبة عالية من الإشارات إلى الضوضاء (SNR) من الأقطاب الكهربائية ذات المستويات الدقيقة أمر صعب بشكل خاص. كما يتم تقليل أبعاد الأقطاب الكهربائية لنهج النطاق الخلوي، وارتفاع المقابلة في مقاومة القطب يحط من جودة الإشارة1. بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت العديد من الدراسات أن الأقطاب الكهربائية الجامدة المكونة من مواد إلكترونية تقليدية من السيليكون والمعادن تنتج تلفًا والتهابًا كبيرًا في الأنسجة العصبية ، مما يحد من فائدتها للتسجيل على المدى الطويل2و3و4و5. وبالنظر إلى هذه الحقائق، كان هناك اهتمام كبير في تطوير الأقطاب الكهربائية الدقيقة مع مواد جديدة والتي يمكن أن تقلل من مقاومة واجهة القطب والأنسجة ويمكن دمجها في عوامل الشكل لينة ومرنة.

إحدى الطرق الشائعة الاستخدام للحد من مقاومة واجهة الأقطاب الكهربائية هي زيادة المنطقة التي يمكن أن تتفاعل عليها الأنواع الأيونية في السائل خارج الخلية مع القطب الكهربائي ، أو "منطقة السطح الفعالة" للقطب الكهربائي. ويمكن تحقيق ذلك من خلال nanopatterning6، سطح خشونة7، أو الكهربائي مع إضافات مسامية8،9. وقد اكتسبت المواد النانوية اهتماما كبيرا في هذا المجال لأنها توفر مناطق سطحية محددة في جوهرها عالية وتركيبات فريدة من الخصائص الكهربائية والميكانيكية مواتية10. على سبيل المثال، وقد استخدمت الأنابيب النانوية الكربونية كطلاء للحد بشكل كبير من مقاومة القطب الكهربائي11،12،13، أكسيد الجرافين في لينة ومرنة أقطاب التحقيق القائمة بذاتها14، وقد استخدمت الليزر الجرافين المسامية للمرنة ، وانخفاض مقاومة الصغرى الكهربائي (مايكرو ECoG) أقطاب كهربائية15. على الرغم من وعدهم ، أدى عدم وجود أساليب تجميع قابلة للتطوير إلى الحد من اعتماد المواد النانوية على نطاق واسع للأقطاب العصبية المتداخلة. المواد النانوية الكربونية على وجه الخصوص هي عادة مسعورة، وبالتالي تتطلب استخدام المواد السطحية16،superacids17،أو وظائف السطح18 لتشكيل تشتت مائي لطرق تصنيع معالجة الحلول، في حين أن أساليب بديلة للتصنيع، مثل ترسب البخار الكيميائي (CVD)، وعادة ما تتطلب درجات حرارة عالية والتي لا تتوافق مع العديد من الركائز البوليمرية19،20،21 ،22.

في الآونة الأخيرة ، تم وصف فئة من المواد النانوية ثنائية الأبعاد (2D) ، والمعروفة باسم MXenes ، والتي توفر مزيجًا استثنائيًا من الموصلية العالية ، والمرونة ، والكثافة الحجمية ، وhydrophilicity المتأصلة ، مما يجعلها فئة واعدة من المواد النانوية للأقطاب العصبية المتداخلة23. MXenes هي عائلة من كاربيدات معدنية 2D الانتقال والنييريدات التي تنتج هاهي الأكثر شيوعا عن طريق النقش انتقائي اعنصر من السلائف الطبقات. هذه هي عادة مراحل MAX مع الصيغة العامة Mn+1AXn، حيث M هو معدن الانتقال المبكر ، A هو عنصر مجموعة 12-16 من الجدول الدوري ، X هو الكربون و / أو النيتروجين ، وn = 1 ، 2 ، أو 324. تحتوي رقائق MXene ثنائية الأبعاد على مجموعات وظيفية منتهية السطح يمكن أن تشمل الهيدروكسيل (−OH) أو الأكسجين (−O) أو الفلور (−F). هذه المجموعات الوظيفية تجعل MXenes بطبيعتها مائية وتمكن من تعديل السطح المرن أو وظيفية. من فئة كبيرة من MXenes، Ti3C2 وقد تم الأكثر دراسة على نطاق واسع وتتميز25،26،27. Ti3C2 يظهر زيادة كبيرة بشكل ملحوظ الكمتري (1,500 F/cm3)28 من الجرافين المنشط (~ 60−100 F/cm3)29,الكربونات المشتقة من كربيد (180 F/cm3)30,وأفلام هلام الجرافين (~260 F/cm3)31. وعلاوة على ذلك، Ti3C2 يظهر الموصلية الإلكترونية عالية للغاية (~ 10،000 S/cm)32،وقد ثبت التوافق البيولوجي في العديد من الدراسات33،34،35،36. السعة الحجمية العالية لأفلام Ti3C2 مفيدة لتطبيقات الاستشعار والتحفيز البيولوجي ، لأن الأقطاب الكهربائية التي تحمل نقل الشحن ة بالسعة يمكن أن تتجنب تفاعلات التحلل المائي الضارة المحتملة.

وقد أظهرت مجموعتنا مؤخرا مرنة، رقيقة فيلم تي3C2 صفائف microelectrode، أعدت باستخدام طرق معالجة الحلول، والتي هي قادرة على تسجيل كل من الميكروكهربية (مايكرو ECoG) ونشاط الخلايا العصبية داخل القشرية في الجسم الحي مع SNR36عالية . أظهرت هذه الأقطاب الكهربائية MXene مقاومة منخفضة بشكل كبير مقارنة بأقطاب الذهب المتطابقة مع الحجم (Au) ، والتي يمكن أن تعزى إلى الموصلية العالية لـ MXene ومساحة السطح العالية للأقطاب الكهربائية. في هذا البروتوكول، ونحن نصف الخطوات الرئيسية لتلفيق صفائف microelectrode بلانتار من Ti3C2 MXene على ركائز مرنة parylene-C واستخدامها في الجسم الحي لتسجيل مايكرو ECoG داخل المنطوق. تستفيد هذه الطريقة من الطبيعة المائية لـ MXene ، مما يجعل من الممكن استخدام طرق معالجة الحلول البسيطة والقابلة للتطوير مع عدم الحاجة إلى استخدام المواد السطحية أو الحموضة الفائقة لتحقيق تعليق مائي مستقر. وقد تتيح سهولة المعالجة هذه إنتاج أجهزة الاستشعار البيولوجية MXene على نطاقات صناعية على نحو فعال من حيث التكلفة، وهو ما يشكل قيداً رئيسياً على اعتماد الأجهزة على نطاق واسع استناداً إلى مواد نانوية كربونية أخرى. الابتكار الرئيسي في تصنيع القطب يكمن في استخدام طبقة بولميرية التضحية لmicropattern MXene بعد تدور الطلاء، وهي طريقة مقتبسة من الأدب على بولي معالجة الحل (3،4-ethylenedioxythiophene) :poly (styrene sulfonate) (PEDOT:PSS) microelectrodes37، ولكن التي لم تكن قد وصفت سابقا لنمط MXene. الخصائص الكهربائية الاستثنائية من Ti3C2، إلى جانب قابليتها للمعالجة ومورفولوجيا 2D جعلها مادة واعدة للغاية للواجهات العصبية. وعلى وجه الخصوص، يوفر Ti3C2 طريقاً نحو التغلب على المفاضلة الأساسية بين المنطقة الهندسية للقطب الكهربائي ومقاومة الواجهة الكهروكيميائية، وهو عامل رئيسي يحد من أداء الأقطاب الكهربائية على نطاق صغير. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تكييف إجراء التصنيع الموصوف في هذا البروتوكول لإنتاج صفائف أقطاب MXene ذات الأحجام والهندسات المختلفة لنماذج التسجيل المختلفة ، ويمكن أيضًا تكييفها بسهولة لدمج الأحبار الموصلة الأخرى إلى جانب MXene.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

جميع الإجراءات في الجسم الحي مطابقة لدليل المعاهد الوطنية للصحة (المعاهد الوطنية للصحة) لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية وتمت الموافقة عليها من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها (IACUC) من جامعة بنسلفانيا.

1. توليف Ti3C2 MXene

ملاحظة: إجراءات التفاعل الموضحة في هذا القسم مخصصة للاستخدام داخل غطاء الدخان الكيميائي. والمقصود خطوات الغسيل المدرجة في هذا الإجراء لاستخدامها مع أنابيب الطرد المركزي متوازنة. وتعتبر جميع النفايات المنتجة نفايات خطرة وينبغي التخلص منها على النحو المناسب وفقا للمبادئ التوجيهية للجامعة.

تنبيه: حمض الهيدروفلوريك (HF) هو حمض خطير للغاية وشديد التآكل. راجع صحائف بيانات سلامة المواد (MSDS) للمواد الكيميائية المستخدمة في توليف MXenes قبل الاستخدام وتنفيذ واتباع تدابير السلامة المناسبة. تشمل معدات الحماية الشخصية المناسبة (PPE) للتعامل مع HF معطفًا مختبريًا ، ومئزرًا مقاومًا للحمض ، وأحذية قريبة الأصابع ، وسراويل طويلة ، ونظارات واقية ، ودرع الوجه الكامل ، وقفازات النتريل ، وقفازات مقاومة HF مصنوعة من مطاط بوتيل أو مطاط النيوبرين.

  1. MAX مرحلة التوليف
    1. توليف Ti3AlC2 بواسطة طحن الكرة TiC (2 ميكرون)، Ti (44 ميكرومتر)، ومسحوق Al (44 ميكرومتر) بنسبة ضرس (TiC:Ti:Al) من 2:1:1 لـ 18 ساعة باستخدام كرات الزركونيا. وضع مساحيق في بوتقة الألومينا، والحرارة إلى 1380 درجة مئوية (5 درجة مئوية معدل التدفئة) وعقد لمدة 2 ساعة تحت الأرجون. بعد تبريد المساحيق، قم بطحن كتلة MAX وغربالها من خلال منخل شبكي 200 (<74 ميكرومتر حجم الجسيمات).
      ملاحظة: وقد ثبت أن Ti3AlC2 MAX المرحلة السلائف المستخدمة لتوليف MXenes أن يكون لها آثار مباشرة على الخصائص الناتجة تي3C2 MXene38. Ti3C2 المستخدمة لتلفيق الأقطاب العصبية كانت محفورة بشكل انتقائي من MAX أعدت بعد إجراء سابق26.
  2. النقش: إزالة طبقة Al في Ti3AlC2 في محلول etchant حمضي(الشكل 1A)
    1. إعداد محلول النقش الانتقائي في حاوية بلاستيكية 125 مل عن طريق إضافة 12 مل من الماء المنزوع الأيونات (DI H2O) تليها إضافة 24 مل من حمض الهيدروكلوريك (HCl). ارتداء جميع معدات الحماية الشخصية المحفورة HF المناسبة، إضافة 4 مل من HF إلى حاوية etchant. تنفيذ النقش الانتقائي عن طريق إضافة ببطء 2 غرام من تي3AlC2 MAX المرحلة إلى حاوية التفاعل والتحريك مع شريط تيفلاون المغناطيسي لمدة 24 ساعة في 35 درجة مئوية في 400 دورة في الدقيقة.
  3. الغسيل: جلب المادة إلى درجة الحموضة المحايدة.
    1. ملء اثنين من أنابيب الطرد المركزي 175 مل مع 100 مل من DI H2O. تقسيم خليط تفاعل النقش إلى 175 مل أنابيب الطرد المركزي وغسل المواد عن طريق الطرد المركزي المتكرر في 3500 دورة في الدقيقة (2550 × ز)لمدة 5 دقيقة. Decant supernatant الحمضية في حاوية النفايات الخطرة البلاستيكية. كرر حتى تصل درجة الحموضة إلى 6.
  4. التكال: إدخال الجزيئات بين جسيمات MXene متعددة الطبقات لإيقاظ التفاعلات خارج المستوى(الشكل 1B)
    1. أضف 2 غرام من كلوريد الليثيوم (LiCl) إلى 100 مل من DI H2O وحرك عند 200 دورة في الدقيقة حتى يذوب. مزيج 100 مل من LiCl / H2O مع تي3C2/ Ti3AlC2 الرواسب وتحريك رد الفعل لمدة 12 ساعة في 25 درجة مئوية.
  5. علم التقطير: تقشير من الجسيمات متعددة الطبقات السائبة إلى طبقة واحدة إلى قليلة Ti3C2 MXene(الشكل 1C)
    1. غسل التفاعل البيني في 175 أنابيب الطرد المركزي مل عن طريق الطرد المركزي في 2550 × ز لمدة 5 دقيقة. Decant supernatant واضحة. كرر حتى يتم العثور على supernatant الظلام.
    2. الاستمرار في الطرد المركزي لمدة ساعة واحدة عند 2,550 × ز. Decant وsupernatant تمييع الخضراء.
    3. إعادة تفريق الرواسب المنتفخة مع 150 مل من DI H2O. نقل supernatant إلى 50 مل أنابيب الطرد المركزي والطرد المركزي في 2550 × ز لمدة 10 دقائق لفصل ماكس المتبقية (الرواسب) من MXene (supernatant).
      ملاحظة: إعادة تشتت الرواسب سوف تصبح صعبة وسوف تتطلب الانفعالات أو اهتزاز يدوي.
    4. جمع supernatant كما Ti3C2 MXene. قم بإجراء المزيد من اختيار الحجم وتحسين الحل لعزل رقائق الطبقة المفردة إلى القليلة عن طريق جمع الـ supernatant بعد خطوة الطرد المركزي عند 2,550 x g لساعة واحدة.
  6. حل التخزين: تغليف الحبر MXene للتخزين على المدى الطويل(الشكل 1D)
    1. Argon فقاعة الحلول لمدة 30 دقيقة قبل التعبئة والتغليف في قارورة مساحة الرأس مختومة الأرجون (نقل عن طريق حقنة). تخزين الحلول بتركيزات عالية (>5 ملغم/مل)، بعيدًا عن أشعة الشمس، وفي درجات حرارة منخفضة (≤5 درجة مئوية) لضمان طول العمر.

2. تصنيع Ti3C2 MXene Microelectrode صفائف

ملاحظة: الإجراء الموصوف في هذا القسم مخصص للاستخدام داخل مرفق غرفة نظيفة قياسية في الجامعة، مثل مركز سينغ لتكنولوجيا النانو في جامعة بنسلفانيا. هذا المرفق، فضلا عن مرافق مماثلة، متاحة للمستخدمين الخارجيين كجزء من الشبكة الوطنية للبنية التحتية لتكنولوجيا النانو (NNIN) بدعم من المؤسسة الوطنية للعلوم (NSF). في هذه المرافق، يتم توفير العديد من الأدوات والمعدات والمواد الموصوفة في هذا القسم جنبا إلى جنب مع الوصول إلى مرفق غرفة نظيفة ولن تتطلب شراء منفصلة.

تنبيه: العديد من المواد الكيميائية المستخدمة في تصنيع أقطاب MXene خطرة ، بما في ذلك مقاومة ضوئية ، مطور RD6 ، PG مزيل ، محلول محفور الألومنيوم ، وetchant أكسيد المخزنة. استشارة MSDS لهذه المواد الكيميائية قبل استخدامها وتنفيذ واتباع تدابير السلامة المناسبة في جميع الأوقات. وينبغي التعامل مع جميع المواد الكيميائية في غطاء الدخان.

  1. إيداع طبقة أسفل سميكة 4 ميكرومتر من الباريلين-C على رقاقة Si نظيفة (انظر الشكل 2A).
  2. استخدام قناع الضوئي الأول (قناع-1) لتحديد التشابكات المعدنية للأجهزة، فضلا عن حلقة معدنية حول حافة رقاقة للمساعدة في خطوات الإقلاع في وقت لاحق(الشكل 2B).
    1. سبين معطف NR71-3000p على رقاقة في 3000 دورة في الدقيقة لمدة 40 s. لينة خبز رقاقة على لوحة ساخنة لمدة 14.5 دقيقة في 95 درجة مئوية.
    2. تحميل رقاقة وقناع-1 في المصفف قناع. ضع الرقاقة بحيث يتداخل الخاتم على قناع الضوئي مع جميع حواف الرقاقة.
    3. فضح مع خط i (365 نانومتر الطول الموجي) بجرعة 90 mJ/cm2. من الصعب خبز رقاقة على لوحة ساخنة لمدة 1 دقيقة في 115 درجة مئوية.
    4. تزج رقاقة في المطور RD6 لمدة 2 دقيقة، مما يثير باستمرار الحل. شطف جيدا مع DI H2O وضربة جافة مع بندقية N2.
    5. استخدام المبخر شعاع الإلكترون لإيداع 10 نانومتر Ti، تليها 100 نانومتر الاتحاد الافريقي على رقاقة.
      ملاحظة: معلمات الترسيب النموذجية هي ضغط أساسي من 5 ×10-7 تور ومعدل 2 Å/s.
    6. تزج رقاقة في PG مزيل ل ~ 10 دقيقة حتى ضوء قد حل والمعدن الزائد قد رفعت تماما قبالة، وترك Ti / الاتحاد الافريقي فقط في آثار الربط المطلوب وحلقة حول حافة رقاقة. مرة واحدة الإقلاع يبدو كاملا، سونيكات لمدة 30 ثانية لإزالة أي آثار المتبقية من المعدن غير المرغوب فيه. شطف رقاقة أولا في حل PG مزيل نظيفة، ثم شطف جيدا في DI H2O وتجفيف رقاقة مع بندقية N2.
  3. إيداع طبقة الباريلين-C الذبيحة(الشكل 2C).
    1. فضح رقاقة لO2 البلازما لمدة 30 ق لجعل طبقة الباريلين-C الكامنة المائية. تدور معطف 2٪ حل التنظيف (على سبيل المثال، مايكرو-90) في DI H2O على رقاقة في 1000 دورة في الدقيقة لمدة 30 s. السماح رقاقة لتجفيف الهواء لمدة 5 دقيقة على الأقل.
      ملاحظة: يعمل محلول الصابون المخفف كمضاد لاصق ، مما يسمح بتقشير طبقة الباريلين-C الذبيحة في وقت لاحق من العملية.
    2. إيداع 3 ميكرومتر من الباريلين-C على رقاقة.
  4. استخدام قناع الضوئي الثاني (قناع-2) لتحديد أنماط MXene وحلقة حول حافة رقاقة(الشكل 2D).
    1. كرر الخطوات 2.2.1−2.2.4، وهذه المرة باستخدام القناع-2 ومحاذاة علامات المحاذاة بعناية بين الرقاقة وقناع الضوئي قبل التعرض.
    2. استخدام O2 البلازما الحفر التفاعلية أيون (RIE) إلى حفر من خلال طبقة التكافؤ الذبيحة-C في المناطق التي لا تغطيها مقاومة للضوء لتحديد أقطاب MXene وآثار، والتي ينبغي أن تتداخل جزئيا مع التشابكتي تي / الاتحاد الافريقي، فضلا عن حلقة حول حواف رقاقة. تأكيد النقش الكامل لطبقة الباريلين-C الأضاحي باستخدام مقياس التنميط لقياس الملف الشخصي بين الفواصل البينية Ti/Au المكشوفة وطبقة الباريلين-C السفلية.
      ملاحظة: عند اكتمال النقش، سيكون الملف الشخصي عبر السطح المعدني المكشوف سلسًا، في حين أن طبقة الباريلين-C السفلية ستكون خشنة ومحفورة جزئيًا. وينبغي أن تكتمل هذه الخطوة حفر في نظام ري حفر البنار، وليس asher برميل، وأوقات حفر والمعلمات سوف تكون تعتمد اعتمادا كبيرا على نظام RIE.
  5. سبين معطف حل MXene على رقاقة(الشكل 2E).
    1. مافيت MXene الحل على كل من أنماط MXene المطلوب، ثم تدور رقاقة في 1000 دورة في الدقيقة لمدة 40 s. تجفيف رقاقة على لوحة ساخنة 120 درجة مئوية لمدة 10 دقيقة لإزالة أي الماء المتبقي من فيلم MXene.
  6. استخدام المبخر شعاع الإلكترون لإيداع 50 نانومتر SiO2 على رقاقة، لتكون بمثابة طبقة واقية على أنماط MXene لخطوات المعالجة اللاحقة.
    ملاحظة: معلمات الترسيب النموذجية هي ضغط أساسي من 5 ×10-7 تور ومعدل 2 Å/s.
  7. إزالة طبقة التكافؤ الذبيحة-C لنمط طبقات MXene و SiO2 (الشكل 2F).
    1. تطبيق قطرة صغيرة من DI H2O على حافة رقاقة واستخدام ملاقط لتقشير طبقة التكافؤ الذبيحة-C، بدءا حيث يتم تعريف حوافها في حلقة حول خارج رقاقة.
      ملاحظة: سوف تتحد المياه مع بقايا الصابون تحت طبقة الباريلين-C التضحية لتمكين هذا الإقلاع.
    2. شطف رقاقة جيدا في DI H2O لإزالة أي بقايا محلول التنظيف المتبقية. تجفيف رقاقة مع بندقية N2، ثم وضع على لوحة ساخنة 120 درجة مئوية لمدة 1 ساعة لإزالة أي المياه المتبقية من الأفلام MXene منقوشة.
  8. إيداع الطبقة العليا سميكة 4 ميكرومتر من الباريلين-C(الشكل 2G).
  9. استخدام قناع الضوئي الثالث (قناع-3) لتحديد مخطط الجهاز والفتحات على الأقطاب الكهربائية ومنصات الترابط الاتحاد الافريقي (VIAs)(الشكل 2H).
    1. كرر الخطوات 2.2.1−2.2.4، وهذه المرة باستخدام القناع-3 ومحاذاة علامات المحاذاة بعناية بين الرقاقة وقناع الضوئي قبل التعرض.
    2. استخدام المبخر شعاع الإلكترون لإيداع 100 نانومتر آل على رقاقة.
      ملاحظة: معلمات الترسيب النموذجية هي ضغط أساسي من 5 ×10-7 تور ومعدل 2 Å/s.
    3. تزج رقاقة في PG مزيل ل ~ 10 دقيقة حتى المعدن قد رفعت تماما قبالة، وترك آل تغطي الأجهزة مع فتحات للأقطاب الكهربائية ومنصات الترابط. عند اكتمال الإقلاع، سونيكات لمدة 30 s لإزالة أي آثار المتبقية من المعدن غير المرغوب فيها. شطف رقاقة أولا في حل PG مزيل نظيفة، ثم شطف جيدا في DI H2O وتجفيف رقاقة مع بندقية N2.
  10. حفر parylene-C لنمط مخطط الجهاز والفتحات على الأقطاب الكهربائية ومنصات الترابط الاتحاد الافريقي (VIAs)(الشكل 2I). استخدام O2 البلازما RIE إلى حفر من خلال طبقات parylene-C المحيطة بالأجهزة، ومن خلال طبقة الباريلين-C العلوي ة التي تغطي كل من الاتصالات القطب MXene ومنصات الترابط الاتحاد الافريقي.
    ملاحظة: اكتمال النقش عندما لا تبقى بقايا parylene-C على الرقاقة بين الأجهزة. طبقة SiO2 التي تغطي MXene ستكون بمثابة طبقة توقف الحفر ، ومنع البلازما O2 من النقش في أو إتلاف اتصالات القطب MXene.
  11. حفر طبقة Al تغطي الأجهزة باستخدام حفر كيميائية مبللة في Al etchant Type A عند درجة حرارة 50 درجة مئوية إما لمدة 10 دقيقة ، أو لمدة دقيقة واحدة في الماضي عندما تختفي جميع الآثار البصرية لـ Al ، أيهما يأتي أولاً. حفر SiO2 تغطي أقطاب MXene باستخدام حفر الكيميائية الرطب في 6:1 etchant أكسيد المخزنة مؤقتا (BOE) لمدة 30 s(الشكل 2J).
    ملاحظة: صفائف Microelectrode MXene كاملة الآن.
  12. الافراج عن الأجهزة من رقاقة الركيزة SI عن طريق وضع قطرة صغيرة من DI H2O على حافة جهاز، وتقشير بلطف حتى الجهاز كما الماء هو شرير تحته عن طريق العمل الشعرية(الشكل 2K والشكل 3).

3. محول البناء والتداخل

ملاحظة: عند هذه النقطة، يجب أن تكون صفائف microelectrode طبقة رقيقة واجهة مع محول للاتصال بنظام تسجيل الفيزيولوجيا الكهربائية. يتطلب وحدة تحكم التحفيز/التسجيل 128ch مع جهاز التحكم RHS2000 16-ch/record(جدول المواد)المستخدم في هذا البروتوكول إدخالًا عبر موصل متوافق مع موصل 18 دبوس A79039-001. يستخدم هذا القسم لوحة دوائر مطبوعة (PCB، الشكل 4A)مع موصل قوة الإدراج الصفري (ZIF) للتفاعل مع منصات الترابط Au على صفيف microelectrode والموصل A79040-001 للتداخل مع مرحلة الرأس في نظام التسجيل. اعتمادا على نظام الحصول على البيانات، يمكن استخدام موصلات مختلفة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور لتمكين التداخل مع مرحلة الفيزيولوجيا الكهربائية.

  1. لحام وموصلات Omnetics وZIF إلى PCB عن طريق تطبيق طبقة رقيقة من عجينة لحام على كل من منصات الاتصال على PCB، ووضع أجزاء في مواقعها المناسبة، والتدفئة على لوحة ساخنة حتى يتدفق لحام لتشكيل اتصالات(الشكل 4B).
    ملاحظة: يمكن أن يتم لحام إعادة التدفق بسهولة جدا على لوحة ساخنة أو في فرن محمصة ولا يتطلب استخدام فرن إعادة تدفق مكلفة.
  2. تطبيق طبقتين من الشريط البوليميد(جدول المواد)إلى الجانب الخلفي من منطقة لوحة الترابط الاتحاد الافريقي من صفيف Microelectrode MXene لإعطاء الجهاز سمك كاف ليتم تأمينها في موصل ZIF. بعد تطبيق الشريط، تقليم أي فائض وراء حواف الجهاز parylene-C باستخدام شفرة حلاقة أو مقص الدقة(الشكل 4C).
  3. إما تحت نطاق التفتيش أو باستخدام نظارات مكبرة ، قم بمحاذاة صفيف MXene microelectrode في موصل ZIF بحيث تتوافق منصات الترابط Au مع الدبابيس داخل موصل ZIF ، ثم أغلق ZIF لتشكيل اتصال آمن(الشكل 4D ، E).
    ملاحظة: موصل ZIF المستخدم هنا هو موصل 18 قناة، بينما يحتوي الجهاز المستخدم هنا على 16 قناة. القنوات الإضافية التي لم يتم الاتصال بها يتم التعرف عليها بسهولة كدائرة مفتوحة عن طريق اختبار المعاوقة أثناء جلسات التسجيل.
  4. اختبار المقاومة الكهروكيميائية للأقطاب MXene باستخدام potentiostat لضمان التصنيع الناجح والاتصال بمحول PCB.
    ملاحظة: يتم إعطاء قيم مقاومة معقولة في قسم المناقشة للمساعدة في استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

4. زرع الحادة والتسجيل العصبي

ملاحظة: يتم إجراء العمليات الجراحية على الفئران الذكور الكبار سبراغ داولي باستخدام الأدوات المعقمة وتقنية معقمة. معدل التنفس، منعكس palpebral، ودواسة قرصة منعكس يتم فحص كل 10 دقيقة لمراقبة عمق التخدير. يتم الحفاظ على درجة حرارة الجسم مع وسادة التدفئة.

  1. إدارة المسكنات الوقائية (حقن تحت الجلد من الإفراج المستمر buprenorphine [ريال]، 1.2 ملغ /كغ).
  2. إعطاء التخدير (حقن داخل البلح بين الدم وخليط من 60 ملغ/كغ من الكيتامين و 0.25 ملغم/كغ ديكميدتوميدين).
  3. تأكيد المستوى المناسب من التخدير كل 10 دقيقة طوال التجربة عن طريق التحقق من عدم وجود ردود الفعل باببرال ودواسة قرصة.
  4. الفئران آمنة في إطار stereotaxic، وتطبيق زيوت التشحيم العين إلى العينين، وتنظيف فروة الرأس حليق مع 10٪ povidone-اليود.
  5. فضح calvaria مع شق واحد فروة الرأس منتصف الخط وتشريح حادة من الأنسجة الكامنة.
  6. وضع المسمار 00-90 في الجمجمة لتكون بمثابة الأرض للتسجيلات.
  7. باستخدام حفر الأسنان مع نتوء صغير، وجعل فقحف في موقع تسجيل القشرية المطلوب.
  8. قم بتأمين موصل الصفيف إلى مناور stereotaxic ووضع الجهاز فوق فروسي. أقل بلطف حتى الصفيف بأكمله هو على اتصال مع القشرة المكشوفة.
  9. لف السلك الأرضي حول المسمار الجمجمة.
  10. قم بتوصيل مرحلة رأس نظام التسجيل بالصفيف وابدأ في تسجيل النشاط التلقائي.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

تظهر عينة بيانات Micro-ECoG المسجلة على صفيف MXene microelectrode في الشكل 5. بعد تطبيق مجموعة الأقطاب الكهربائية على القشرة ، كانت الإشارات الفسيولوجية الواضحة واضحة على الفور على أقطاب التسجيل ، مع ما يقرب من 1 mV السعة ECoG إشارات تظهر على جميع أقطاب MXene. وأكدت أطياف الطاقة لهذه الإشارات وجود إيقاعين في الدماغ لوحظا عادة في الفئران تحت تخدير الكيتامين- ديكميدتوميدين: 1-2 هرتز التذبذبات البطيئة والتذبذبات بسرعة 40-70 هرتز. بالإضافة إلى ذلك، لوحظ توهين طاقة النطاق العريض التوقيع خلال حالة...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

تم بناء تركيب MXene وإجراءات delamination الموصوفة في هذا البروتوكول (HF / HCl / LiCl) من نهج النقش الخفيف الذي استخدم LiF / HCl (في الموقع HF) etchant المتوسطة26. يسمح نهج MILD برقائق Ti3C2 الكبيرة (عدة ميكرومترفي الحجم الجانبي) لتكون مُلحة تلقائيًا أثناء الغسيل بمجرد تحقيق درجة الحموضة ~ 5−6. بالمقارنة مع النقش مع HF وحدها، وهذا يؤدي إلى مواد ذات جودة أعلى وخصائص المواد المحسنة، مثل الموصلية الإلكترونية والاستقرار الكيميائي. تستفيد طريقة HF/HCl/LiCl من تحسينات التوليف الخفي...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.

شكر وتقدير

وقد دعم هذا العمل المعاهد الوطنية للصحة (منح رقم. R21-NS106434)، المواطنون المتحدون للبحوث في الصرع أخذ جائزة الطيران، ومؤسسة عائلة ميروفسكي ونيل وباربرا سسيت (F.V.)؛ برنامج زمالة أبحاث الدراسات العليا للمؤسسة الوطنية للعلوم (منح رقم DGE-1845298 إلى N.D. و B.M.); مكتب بحوث الجيش (رقم الاتفاق التعاوني W911NF-18-2-0026 إلى K.M.)؛ وبواسطة الجيش الأمريكي من خلال برنامج مبادرة علوم السطح في مركز إيدجوود البيولوجي الكيميائي (PE 0601102A مشروع VR9 إلى Y.G. و K.M.). تم تنفيذ هذا العمل جزئيًا في مركز سينغ لتكنولوجيا النانو، الذي يدعمه البرنامج الوطني للبنية التحتية المنسقة لتكنولوجيا النانو التابع للمؤسسة الوطنية للعلوم (NNCI-1542153).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
00-90 برغيMcMaster-Carr90910A630برغي الجمجمة الذي يتم لف السلك الأرضي حوله
128 قناة تحكم في التحفيز / التسجيلIntan Technologiesأحد مكونات نظام التسجيل العصبي.
175 مل من البولي بروبيلين (PP) أنابيب الطرد المركزي المخروطية FalconREF: 352076تستخدم لغسل
18 موضعا 0.5 مم موصل ZIFMolex505110-1892تستخدم لربط مجموعة الأقطاب الكهربائية الدقيقة المرنة Parylene مع لوحة محول PCB.
18 موقف صف مزدوج ذكر نانو مصغر (.025 "/ .64 مم") موصلOmnetics Connector CorporationA79008-001تستخدم لربط لوحة محول ثنائي الفينيل متعدد الكلور بمسرح التسجيل.
3 مل مجموعة بلاستيكية يمكن التخلص منها نقل ماصات متدرجةRienarRienar-3ML-20PCSتستخدم لنقل محاليل الحفر أو MXene
50 مل بولي برويلين (PP) أنبوب الطرد المركزيFalconREF: 352070يستخدم للغسيل واختيار
الحجم Al etchant Type ATransene060-0026000-QTلإزالة طبقة قناع الحفر بعد حفر Parylene-C النهائي.
مسحوق الألومنيوم ، -325 شبكة ، 99.5٪ (أساس المعادن) ، حجم الجسيمات < 44 & micro ؛ مAlfa AesarCAS: 7429-90-5تستخدم لتركيب MAX
برنامج AutoCADAutodesk Inc.تصميم برنامج لرسم أقنعة الصور. تشمل البدائل المجانية DraftSight و LayoutEditor.
أكسيد مخزن 6: 1JT Baker1178-03لإزالة طبقة SiO2 لفضح ملامسات قطب MXene في نهاية إجراء التصنيع.
Buprenorphine SRPharmaceuticalsAnalgesia لجراحة الفئران
الطرد المركزيHermleBenchmark Z 446تستخدم للغسيل واختيار الحجم
Dexdomitorالغرب الأوسط الإمداد البيطري193.13250.3التخدير لجراحة الفئران
لدغ الحفرأدوات العلوم الدقيقة19007-07نتوءات للحفر
مثقاب كهربائيForedomK.1070مثقاب Micromotor لقطع القحف
مبخر شعاع الإلكترونشركة Kurt J. Leskerتستخدم لتبخر Ti و Au و SiO2 أثناء التصنيع. تحتوي معظم الغرف النظيفة بالجامعة على هذه الأداة أو أداة مماثلة.
سلك أرضيأنظمة AM781500سلك فضي مكشوف
قارورة Headspace ، زجاجSupelcoREF: 27298تستخدم لتخزين محاليل MXene
حمض الهيدروكلوريك (12.1N)فيشر ScientificCAS: 7647-01-0تآكل ؛ مادة حفر
حمض الهيدروفلوريك ، (محلول 48-51٪ في H2O)AcrosCAS: 7664-39-3مادة
الحفر كوكب المشتري الثاني نظام RIEMarch Plasma Systems Inc.يستخدم نظام النقش المستوي RIE لحفر Parylene-C باستخدام البلازما O2< / sub>. تحتوي معظم الغرف النظيفة بالجامعة على نظام نقش RIE مستوي مماثل.
شريط بوليميد قياسي من كابتون ، 1/4 بوصةدوبونتيستخدم لإضافة سمك إلى منطقة وسادة ربط Au لمجموعة الأقطاب الكهربائية الدقيقة المرنة من الباريلين لإدخالها في موصل ZIF.
الكيتامينبجامعة بنسلفانيا.التخدير لجراحة الفئران
KLA P-7 Stylus ProfilometerKLA استخدمت شركةملامح قياس 2D لتأكيد النقش الكامل من خلال طبقة الباريلين-C القربانية في الخطوة 2.4.2. تحتوي معظم الغرف النظيفة بالجامعة على أداة قياس الحلم هذه أو أداة قياس الحلم المماثلة.
كلوريد الليثيوم ، 99٪ للتحليل ، اللامائيAcrosCAS: 7447-41-8استرطابي. مادة التفريغ
MA6 مقويم قناعKarl Suss Microtec AGيستخدم لمحاذاة كل قناع ضوئي مع النمط الموجود على الرقاقة وتعريض الرقاقة للأشعة فوق البنفسجية. تحتوي معظم الغرف النظيفة بالجامعة على هذه الأداة أو أداة مماثلة.
حل التنظيف Micro-90Products CorporationM-9050-12تستخدم كطبقة مضادة للالتصاق لتمكين إزالة طبقة Parylene-C القربانية لتصميم MXene
NR71-3000pFuturrex Inc.NR71-3000pمقاومة للضوء السلبية تستخدم لتحديد آثار Ti / Au وأنماط MXene في الأجهزة.
مرهم العيونالإمداد البيطري في الغرب الأوسط193.63200.3لمنع جفاف القرنية أثناء الجراحة
نظام ترسيب الباريلينأنظمةالمستخدمة لتبخير الأغشية المطابقة الرقيقة لأنظمة الطلاء المتخصصة Parylene-C Parylene-C
980130-c-01lbeبوليمر مرن يستخدم كطبقات تخميل سفلية وعلوية لأجهزة
MXene المرنةأقنعة ضوئية (كروم على زجاج جير الصودا)جامعة بنسلفانياتم إنتاج أقنعة الصور الخاصة بنا في غرفة الجامعة النظيفة باستخدام نظام كاتب ليزر هايدلبرغ DWL66 + ، ومع ذلك يقوم العديد من البائعين بتصنيع أقنعة ضوئية من ملفات التصميم المقدمة.
محلول بوفيدون واليودMedlineMDS093901للمساعدة في منع العدوى حول شق فروة الرأس
لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)الدوائرالمستخدمة للتفاعل بين مصفوفة أقطاب MXene وإلكترونيات القياس مثل potentiostat ونظام تسجيل Intan. تقوم الدوائر المتقدمة والبائعون الآخرون بتصنيع وتجميع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور بناء على ملفات التصميم المقدمة.
RD6 المطورFuturrex Inc.يستخدم مطور RD6لتطوير مقاومة الضوء السلبية NR71-3000p بعد التعرض للأشعة فوق البنفسجية
المرجع 600 potentiostatGamry Instrumentsالمستخدمة لقياس مقاومة الأقطاب الكهربائية لتقييم جودة الأجهزة
Remover PGMicroChem Corp.G050200يستخدم لإزالة NR71-3000p بعد ترسيب المعدن لأداء زخرفة الإقلاع
RHS2000 كابل واجهة StimSPI Intan Technologiesأحد مكونات نظام التسجيل العصبي.
RHS2116 لوحة مكبر للصوتIntan Technologiesأحد مكونات نظام التسجيل العصبي.
رقائق Siرقاقة العالم2885الركيزة لتصنيع
Spin Coaterفعالة من حيث التكلفةلطلاء الرقائق بالمقاومة وتطبيق طبقات Micro-90 و MXene. تحتوي معظم الغرف النظيفة بالجامعة على مغطيات تدور.
الإطار التجسيميKopf InstrumentsModel 902لتحديد موضع الفئران لجراحة الأعصاب
التحريك المغناطيسي المطلي بالتفلونCorningREF: 1233W95يستخدم للتحريك أثناء النقش والإقحام كربيد
التيتانيوم ، 99.5٪ (أساس المعادن) ، حجم الجسيمات ~ 2 & مألفا إيسارCAS: 12070-08-5التوليفي MAX
، -325 شبكة ، 99٪ (أساس المعادن) ، حجم الجسيمات < 44 & micro ؛ مألفا إيسارCAS: 7440-32-6تستخدم لتركيب MAX
سونيكاتر الحمام بالموجات فوق الصوتيةرينولدز تكلإزالة الجسيمات المعدنية والمقاومة للضوء أثناء عمليات الإقلاع لنمط المعادن.
الطيف الضوئي للأشعة فوق البنفسجيةThermoScientific Evolution201يستخدم لتحديد التركيز ومراقبة ذروة الامتصاص
زيتازيزر ، تحليل حجم الجسيماتMalvern PanalyticalNano ZSيستخدم لتحديد توزيع الحجم الجانبي للجسيمات
الخلفي حفر Wildlife مستشفى International الطلاء المتخصصة المتقدمة معدات شريط يستخدم لمسحوق التيتانيوم مقياس

المراجع

  1. Ludwig, K. A., et al. Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) polymer coatings facilitate smaller neural recording electrodes. Journal of Neural Engineering. 8 (1), 014001(2011).
  2. Polikov, V. S., Tresco, P. A., Reichert, W. M. Response of brain tissue to chronically implanted neural electrodes. Journal of Neuroscience Methods. 148 (1), 1-18 (2005).
  3. Lecomte, A., Descamps, E., Bergaud, C. A review on mechanical considerations for chronically-implanted neural probes. Journal of Neural Engineering. 15 (3), 031001(2017).
  4. Castagnola, E., et al. Smaller, softer, lower-impedance electrodes for human neuroprosthesis: a pragmatic approach. Frontiers in Neuroengineering. 7, 8(2014).
  5. Nguyen, J. K., et al. Mechanically-compliant intracortical implants reduce the neuroinflammatory response. Journal of Neural Engineering. 11 (5), 056014(2014).
  6. Boehler, C., Stieglitz, T., Asplund, M. Nanostructured platinum grass enables superior impedance reduction for neural microelectrodes. Biomaterials. 67, 346-353 (2015).
  7. Petrossians, A., Whalen, J. J., Weiland, J. D., Mansfeld, F. Surface modification of neural stimulating/recording electrodes with high surface area platinum-iridium alloy coatings. 2011 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. , 3001-3004 (2011).
  8. Meyer, R. D., Cogan, S. F., Nguyen, T. H., Rauh, R. D. Electrodeposited iridium oxide for neural stimulation and recording electrodes. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 9 (1), 2-11 (2001).
  9. Ferguson, J. E., Boldt, C., Redish, A. D. Creating low-impedance tetrodes by electroplating with additives. Sensors and Actuators A: Physical. 156 (2), 388-393 (2009).
  10. Kotov, N. A., et al. Nanomaterials for Neural Interfaces. Advanced Materials. 21 (40), 3970-4004 (2009).
  11. Keefer, E. W., Botterman, B. R., Romero, M. I., Rossi, A. F., Gross, G. W. Carbon nanotube coating improves neuronal recordings. Nature Nanotechnology. 3 (7), 434-439 (2008).
  12. Lu, Y., et al. Electrodeposited polypyrrole/carbon nanotubes composite films electrodes for neural interfaces. Biomaterials. 31 (19), 5169-5181 (2010).
  13. Green, R. A., Williams, C. M., Lovell, N. H., Poole-Warren, L. A. Novel neural interface for implant electrodes: improving electroactivity of polypyrrole through MWNT incorporation. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 19 (4), 1625-1629 (2008).
  14. Apollo, N. V., et al. Flexible Freestanding Neural Stimulation and Recording Electrodes Fabricated from Reduced Graphene Oxide. Advanced Functional Materials. 25 (23), 3551-3559 (2015).
  15. Lu, Y., Lyu, H., Richardson, A. G., Lucas, T. H., Kuzum, D. Flexible Neural Electrode Array Based-on Porous Graphene for Cortical Microstimulation and Sensing. Scientific Reports. 6 (1), 33526(2016).
  16. Matarredona, O., et al. Dispersion of Single-Walled Carbon Nanotubes in Aqueous Solutions of the Anionic Surfactant NaDDBS. The Journal of Physical Chemistry B. 107 (48), 13357-13367 (2003).
  17. Ramesh, S., et al. Dissolution of Pristine Single Walled Carbon Nanotubes in Superacids by Direct Protonation. The Journal of Physical Chemistry B. 108 (26), 8794-8798 (2004).
  18. Kim, S. W., et al. Surface modifications for the effective dispersion of carbon nanotubes in solvents and polymers. Carbon. 50 (1), 3-33 (2012).
  19. Wang, M., et al. Nanotechnology and Nanomaterials for Improving Neural Interfaces. Advanced Functional Materials. 28 (12), 1700905(2017).
  20. Wang, K., Fishman, H. A., Dai, H., Harris, J. S. Neural Stimulation with a Carbon Nanotube Microelectrode Array. Nano Letters. 6 (9), 2043-2048 (2006).
  21. Ansaldo, A., Castagnola, E., Maggiolini, E., Fadiga, L., Ricci, D. Superior Electrochemical Performance of Carbon Nanotubes Directly Grown on Sharp Microelectrodes. ACS Nano. 5 (3), 2206-2214 (2011).
  22. Nimbalkar, S., et al. Ultra-Capacitive Carbon Neural Probe Allows Simultaneous Long-Term Electrical Stimulations and High-Resolution Neurotransmitter Detection. Scientific Reports. 8, 6958(2018).
  23. Anasori, B., Lukatskaya, M., Gogotsi, Y. 2D metal carbides and nitrides (MXenes) for energy storage. Nature Reviews Materials. 2, 16098(2017).
  24. Anasori, B., Gogotsi, Y. 2D Metal Carbides and Nitrides (MXenes): Structure, Properties and Applications. , Springer Nature. Switzerland. (2019).
  25. Naguib, M., et al. Two-Dimensional Nanocrystals Produced by Exfoliation of Ti3AlC2. Advanced Materials. 23 (37), 4248-4253 (2011).
  26. Alhabeb, M., et al. Guidelines for Synthesis and Processing of Two-Dimensional Titanium Carbide (Ti3C2Tx MXene). Chemistry of Materials. 29 (18), 7633-7644 (2017).
  27. Ghidiu, M., Lukatskaya, M. R., Zhao, M. Q., Gogotsi, Y., Barsoum, M. W. Conductive two-dimensional titanium carbide ‘clay’ with high volumetric capacitance. Nature. 516 (7529), 78-81 (2014).
  28. Lukatskaya, M. R., et al. Ultra-high-rate pseudocapacitive energy storage in two-dimensional transition metal carbides. Nature Energy. 2, 17105(2017).
  29. Zhu, Y., et al. Carbon-Based Supercapacitors Produced by Activation of Graphene. Science. 332 (6037), 1537-1541 (2011).
  30. Heon, M., et al. Continuous carbide-derived carbon films with high volumetric capacitance. Energy & Environmental Science. 4 (1), 135-138 (2011).
  31. Yang, X., Cheng, C., Wang, Y., Qiu, L., Li, D. Liquid-mediated dense integration of graphene materials for compact capacitive energy storage. Science. 341 (6145), 534-537 (2013).
  32. Zhang, C. J., et al. Transparent, Flexible, and Conductive 2D Titanium Carbide (MXene) Films with High Volumetric Capacitance. Advanced Materials. 29 (36), 1702678(2017).
  33. Han, X., et al. 2D Ultrathin MXene-Based Drug-Delivery Nanoplatform for Synergistic Photothermal Ablation and Chemotherapy of Cancer. Advanced Healthcare Materials. 7 (9), 1701394(2018).
  34. Dai, C., et al. Biocompatible 2D Titanium Carbide (MXenes) Composite Nanosheets for pH-Responsive MRI-Guided Tumor Hyperthermia. Chemistry of Materials. 29 (20), 8637-8652 (2017).
  35. Xu, B., et al. Ultrathin MXene-Micropattern-Based Field-Effect Transistor for Probing Neural Activity. Advanced Materials. 28 (17), 3333-3339 (2016).
  36. Driscoll, N., et al. Two-Dimensional Ti3C2 MXene for High-Resolution Neural Interfaces. ACS Nano. 12 (10), 10419-10429 (2018).
  37. Sessolo, M., et al. Easy-to-Fabricate Conducting Polymer Microelectrode Arrays. Advanced Materials. 25 (15), 2135-2139 (2013).
  38. Shuck, C. E., et al. Effect of Ti3AlC2 MAX Phase on Structure and Properties of Resultant Ti3C2Tx MXene. ACS Applied Nano Materials. 2 (6), 3368-3376 (2019).
  39. Hantanasirisakul, K., et al. Fabrication of Ti3C2Tx MXene Transparent Thin Films with Tunable Optoelectronic Properties. Advanced Electronic Materials. 2 (6), 1600050(2016).
  40. Xu, B., et al. Ultrathin MXene-Micropattern-Based Field-Effect Transistor for Probing Neural Activity. Advanced Materials. 28 (17), 3333-3339 (2016).
  41. Zhang, C., et al. Additive-free MXene inks and direct printing of micro-supercapacitors. Nature Communications. 10 (1), 1795(2019).
  42. Quain, E., et al. Direct Writing of Additive-Free MXene-in-Water Ink for Electronics and Energy Storage. Advanced Materials Technologies. 4 (1), 1800256(2019).
  43. Salles, P., Quain, E., Kurra, N., Sarycheva, A., Gogotsi, Y. Automated Scalpel Patterning of Solution Processed Thin Films for Fabrication of Transparent MXene Microsupercapacitors. Small. 14 (44), 1802864(2018).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

C
تلفيق Ti3C2 MXene Microelectrode صفائف في فيفو التسجيل العصبي
تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.