Litografía de haz de iones enfocado a etch nano-arquitecturas en microelectrodos

Shreya Mahajan; Jonah  A. Sharkins; Allen H. Hunter; Amir Avishai; Evon  S. Ereifej

doi:10.3791/60004

Artículo de método

Litografía de haz de iones enfocado a etch nano-arquitecturas en microelectrodos

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DOI:

10.3791/60004

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19 de enero de 2020

Shreya Mahajan¹ , Jonah A. Sharkins²^,⁴ , Allen H. Hunter⁵ , Amir Avishai⁶ , Evon S. Ereifej²^,³^,⁴

¹Department of Electrical Engineering and Computer Science, University of Michigan, ²Veteran Affairs Ann Arbor Healthcare System, ³Department of Neurology, School of Medicine, University of Michigan, ⁴Department of Biomedical Engineering, University of Michigan, ⁵Michigan Center for Materials Characterization, University of Michigan, ⁶Carl Zeiss SMT, Inc.

En este artículo

Resumen

Hemos demostrado que el grabado de nanoarquitectura en dispositivos de microelectrodos intracorticales puede reducir la respuesta inflamatoria y tiene el potencial de mejorar las grabaciones electrofisiológicas. Los métodos descritos aquí describen un enfoque de nanoarquitecturas de etch en la superficie de microelectrodos intracorticales de silicio de vástago único no funcionales y funcionales.

Resumen

Con los avances en electrónica y tecnología de fabricación, los microelectrodos intracorticales han experimentado mejoras sustanciales que permiten la producción de sofisticados microelectrodos con mayor resolución y capacidades ampliadas. El progreso en la tecnología de fabricación ha apoyado el desarrollo de electrodos biomiméticos, que tienen como objetivo integrarse perfectamente en el parénquima cerebral, reducir la respuesta neuroinflamatoria observada después de la inserción del electrodo y mejorar la calidad y longevidad de las grabaciones electrofisiológicas. Aquí describimos un protocolo para emplear un enfoque biomimético recientemente clasificado como nano-arquitectura. El uso de litografía de haz iónico focalizado (FIB) se utilizó en este protocolo para grabar características de nanoarquitectura específicas en la superficie de microelectrodos intracorticales de vástago único no funcionales y funcionales. La entrada en nanoarquitecturas en la superficie del electrodo indicó posibles mejoras de biocompatibilidad y funcionalidad del dispositivo implantado. Uno de los beneficios de utilizar FIB es la capacidad de grabar en dispositivos fabricados, a diferencia de durante la fabricación del dispositivo, facilitando posibilidades ilimitadas para modificar numerosos dispositivos médicos post-fabricación. El protocolo presentado en este documento se puede optimizar para varios tipos de materiales, características de nanoarquitectura y tipos de dispositivos. Aumentar la superficie de los dispositivos médicos implantados puede mejorar el rendimiento del dispositivo y la integración en el tejido.

Introducción

Los microelectrodos intracorticales (IME) son electrodos invasivos que proporcionan un medio de interconexión directa entre los dispositivos externos y las poblaciones neuronales dentro de la corteza cerebral^1,^2. Esta tecnología es una herramienta invaluable para registrar potenciales de acción neuronal para mejorar la capacidad de los científicos para explorar la función neuronal, avanzar en la comprensión de las enfermedades neurológicas y desarrollar terapias potenciales. El microelectrodo intracortical, utilizado como parte de los sistemas de interfaz de máquina cerebral (IMC), permite registrar potenciale....