用于小鼠大脑稳定单神经元记录的可注射网状电子器件

摘要

来源：Schuhmann Jr., T. G.，等。可注射式网状电子器件用于稳定慢性啮齿类动物电生理记录。J. Vis. Exp. (2018)。

该视频展示了将网状电子探针注入小鼠脑内，以实现单个神经元水平的稳定长期记录。将已麻醉且颅骨暴露的小鼠固定在立体定位仪上，通过颅骨钻孔将探针的网状装置区域注入脑内。探针的输入-输出焊盘连接至电路，并通过数据采集系统获取记录信号。

方案

1. 将网状电子器件立体定位注射至活体小鼠脑内

注意：小鼠通过腹腔注射75 mg/kg氯胺酮和1 mg/kg右美托咪啶的混合物进行麻醉。手术开始前，采用脚趾夹捏法确认麻醉深度。麻醉期间，将小鼠置于37 °C恒温毯上以维持体温。手术过程中严格执行无菌操作，包括但不限于：所有金属手术器械在使用前经高压灭菌1小时，佩戴无菌手套，术中持续使用热珠灭菌器，维持手术区域的无菌环境，用70%乙醇对塑料器械进行消毒，以及在切口前用碘伏处理脱毛的头皮皮肤。对于可存活手术，手术结束后在伤口周围涂抹抗生素软膏，并将小鼠放回配备37 °C加热垫的笼子中。在小鼠恢复足够的意识以维持胸卧位之前，不得无人看管。术后72小时内，每12小时通过腹腔注射给予0.05 mg/kg体重的布托啡诺镇痛。手术后小鼠与其他动物隔离饲养。小鼠通过腹腔注射270 mg/kg体重的戊巴比妥钠或经心脏灌注法实施安乐死。

1. 麻醉小鼠，并将其固定在立体定位仪上。
2. 在小鼠眼睛上涂抹眼用润滑剂，以防止麻醉期间角膜干燥。
3. 使用牙科钻和立体定位仪，在颅骨的预定坐标处开颅，形成一个颅骨窗；另在远离注射位点的位置再开一个颅骨窗，用于植入不锈钢接地螺钉或导线。
4. 用牙科水泥将夹持基板固定在颅骨上。在基板上切出一个约1 mm宽的缝隙，以提高后续操作中折叠步骤的可靠性。
   注意....

结果

图 1：即插即用型网状电子器件的照片与光学显微镜图像。（A）带有即插即用输入/输出端口（I/O）的可注射式网状电子探针的拼接光学显微图像。该探针在完成 图 2 所示的全部 fabrication 步骤后、但尚未从镍涂层基底上释放时成像。虚线框从左至右分别对应超柔性器件区域、茎部和 I/O 区域，其放大图分别显示于 C、D 和 E 中。比例尺 = 1 mm。（B）包含 20 个已完成的网状电子探针的 3 英寸硅片照片。比例尺 = 20 mm。（C）超柔性器件区域内直径为 20 µm 的铂记录电极的光学显微镜图像。比例尺.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
电动立体定位仪	世界精密仪器公司	MTM-3	小鼠立体定位手术
512通道记录控制器	Intan Technologies	C3004	神经记录系统的一个组件
RHD2132 放大器板	Intan Technologies	C3314	神经记录系统的一个组件
RHD2000 3 英尺超薄 SPI 接口电缆	Intan Technologies	C3213	神经记录系统的一个组件
小鼠固定器	Braintree Scientific	TV-150 STD	标准1.25英寸内径；用于在限制性记录过程中固定小鼠。
玻璃毛细管针	Drummond Scientific Co.		内径 0.40 mm，外径 0.65 mm。其他规格直径亦可提供。
U型微量移液器架	Molecular Devices, LLC	1-HL-U	用于在立体定位注射过程中固定玻璃毛细针
1 mL 注射器	NORM-JECT®，Henke Sass Wolf		用于将网状电子器件手动装入毛细玻璃针
聚乙烯颅内导管管路	Becton Dickinson and Company		内径 1.19 mm，外径 1.70 mm
5 mL 注射器	贝克顿·迪金森公司		用于注射泵中，以实现网状电子器件的体内注射
目镜相机	Thorlabs 公司	DCC1240C	用于在注射过程中观察毛细管针内的网状电子器件
用于USB相机的ThorCam uc480图像采集软件	Thorlabs 公司		用于在注射过程中观察毛细管针内的网状电子器件
注射泵	哈佛仪器公司	PHD 2000	用于在注射网状电子器件时，通过毛细管针精确输送溶液体积
EXL-M40 牙科钻机	Osada	3144-830	用于钻取颅骨窗
0.9 mm 钻头	精细科学工具	19007-09	用于钻取颅骨切开术孔洞
热珠灭菌器 14 cm	精细科学工具	18000-50	用于灭菌外科器械
CM1950 冷冻切片机	Leica Microsystems		用于将冷冻组织切成切片。许多大学都配备有
直角端部夹具	Thorlabs 公司	RA180/M	用于将移液器架固定到立体定位仪框架上
印刷电路板（PCB）	高级电路		用于在网状电子器件与外周测量电子设备（如Intan记录系统）之间建立连接。Advanced Circuits及其他供应商提供此类 根据提供的设计文件组装印刷电路板。我们的印刷电路板设计文件可通过申请或访问资源网站 meshelectronics.org 获取
32通道标准放大器连接器	Omnetics Connector Corp.	A79024-001	组件安装到PCB上
32通道扁平柔性电缆（FFC）	Molex, LLC	152660339	用作将网格电子器件的I/O焊盘与印刷电路板上安装的ZIF连接器对接时的夹紧基底
32通道零插拔力（ZIF）连接器	Hirose Electric Co., LTD	FH12A-32S-0.5SH(55)	组件安装到印刷电路板上