La inserción de sondas Flexible Neural Usando refuerzos rígidos adjuntos con Biodissolvable Adhesivo

El objetivo general de este procedimiento es implantar sondas neuronales flexibles de película delgada en un tejido utilizando un refuerzo temporal. Esto se logra diseñando y fabricando primero refuerzos de silicio personalizados que coincidan con la sonda y tengan un canal lleno de polietilenglicol soluble. El segundo paso es usar un soldador de chips flip para ensamblar el refuerzo a la sonda.

A continuación, el conjunto de sonda endurecida se inserta en el tejido objetivo. El paso final es permitir que el polietilenglicol se disuelva y extraiga el vástago. En última instancia, el método demostrado se puede utilizar para implantar sondas de microelectrodos flexibles en el tejido neural para el registro y la estimulación in vivo.

Las implicaciones de esta técnica se extienden hacia el tratamiento clínico de los trastornos neurológicos, ya que los refuerzos removibles permiten implantar dispositivos flexibles que pueden reducir las reacciones adversas a los tejidos. La principal ventaja de esta técnica sobre los métodos existentes, como los materiales de ablandamiento, es que puede permitir la inserción precisa de sondas arbitrariamente largas y delgadas. Fabrica un refuerzo de silicona con un canal de absorción a partir de una oblea de silicio en un aislante con un espesor de capa del dispositivo igual al grosor deseado del rigidizador.

Grabado en seco de los canales de absorción en un grabador de plasma utilizando el proceso estándar de Bosch. A continuación, defina el contorno del rigidizador mediante un borde más largo que se detenga en la capa de óxido enterrada. Ahora grabe en húmedo la capa de óxido enterrada en ácido fluorhídrico al 49% para liberar los refuerzos.

A continuación, remoje los refuerzos antiadherentes en agua desionizada durante 15 minutos. A continuación, coloque una bolita de polietilenglicol en el depósito. En la lengüeta del rigidizador.

Caliente el endurecedor a 65 grados centígrados para que el polietilenglicol se derrita y penetre en el canal por capilaridad. Luego enfríe a temperatura ambiente para solidificar. Coloque el refuerzo boca abajo en la etapa base de la unión de chips flip.

A continuación, levante el refuerzo con el cabezal de la herramienta. A continuación, coloque la sonda boca abajo en la platina base con el soldador de chips flip. Alinee el rigidizador y la sonda.

A continuación, baje el refuerzo sobre la sonda. Caliente el conjunto a 65 grados centígrados durante un minuto para que el polietilenglicol se vuelva a fundir y marque el endurecedor en la sonda. Luego enfríe para solidificar, voltee el ensamblaje e inspeccione desde la parte superior, recaliente a 65 grados centígrados para permitir que el polietilenglicol llene completamente la interfaz entre la sonda y el refuerzo.

Con la sonda hacia arriba, derrita de uno a tres gránulos adicionales de polietilenglicol en la lengüeta para proporcionar un refuerzo adicional en esta región. Finalmente, deje que el conjunto se enfríe para que el polietilenglicol se solidifique y el conjunto esté listo para la inserción quirúrgica. En una caja acrílica, prepare el gel de aros al 0,6% en solución salina tamponada con fosfato o PBS, sature el gel con PBS y caliente a 37 grados centígrados.

A continuación, organice la caja manipuladora de microm de agros gel y el sistema de cámara microscópica. Inserte un fiducial de referencia de vidrio en la caja de gel. A continuación, utilice un palillo dental para cuadrar las características del fiducial de referencia con el campo de visión del microscopio digital.

Para montar el conjunto del refuerzo de la sonda en el micromanipulador, adhiera la parte posterior de la lengüeta del refuerzo a un accesorio que se pueda sujetar al micromanipulador. Tenga cuidado de no entrar en contacto con el adhesivo de la sonda. Asegure temporalmente el extremo del conector de la sonda al accesorio con un pequeño trozo de masilla adhesiva de manera que se pueda quitar fácilmente con poca fuerza, coloque el conjunto de la sonda sobre el gel, aproximadamente un milímetro detrás del fiducial de referencia.

A continuación, inserte la sonda en el gel utilizando la cámara para guiarla a la profundidad deseada en el campo de visión. Retire inmediatamente el extremo del conector de la sonda del micromanipulador y asegúrelo en una superficie cercana, como un segundo brazo manipulador. Esto debe hacerse antes de que el polietilenglicol de la lengüeta comience a disolverse.

Para evitar el desplazamiento de la sonda, tome una instantánea de la ubicación de la sonda. Tenga en cuenta que las características fiduciales de referencia pueden estar ligeramente desenfocadas. Aplique solución salina cerca de la pestaña para disolver el polietilenglicol que se encuentra sobre el gel aros, y en la pestaña inicie la captura de video si lo desea.

Ahora, comience la extracción del rigidizador aplicando un desplazamiento de 100 micrómetros a una velocidad de cinco milímetros por segundo. A continuación, complete esta extracción del rigidizador a una velocidad más lenta de aproximadamente 0,1 milímetros por segundo. Una vez completada la extracción, tome una instantánea final de la ubicación del prob con herramientas de procesamiento de imágenes.

Compare las imágenes antes y después de la extracción del rigidizador. Utilice las características del fiducial de referencia que son visibles en el campo de visión para superponer con precisión las imágenes. Calibre la escala de la imagen en función del tamaño de las características conocidas de la sonda.

Ahora mida la distancia de desplazamiento de la sonda en la imagen superpuesta. Esta técnica de inserción se utilizó junto con las sondas de poliamida de película delgada LLNL, que han superado las normas de biocompatibilidad ISO 1 0 9 9 3 y están destinadas a la implantación crónica. La prueba de gel AROS se utilizó para cuantificar el desplazamiento promedio de la sonda para una combinación dada de refuerzo de sonda y adhesivo.

Por ejemplo, estas instantáneas de antes y después muestran un desplazamiento de la sonda de 29 micrómetros. Estos picos de neurona única se obtuvieron a partir de una sonda de microelectrodo flexible implantada con un refuerzo extraíble en una corteza de rata. Siguiendo este procedimiento, hemos podido implantar sondas con una variedad de configuraciones, incluyendo dispositivos de doble cara y sondas con múltiples vástagos después de su desarrollo.

Esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo de la neurociencia exploraran la actividad neuronal extendida en modelos animales que se comportaban.