Kit de herramientas de código abierto: Matriz de microelectrodos de fibra de carbono de sobremesa para grabación nerviosa

Los electrodos de fibra de carbono, son más pequeños que las neuronas y hacen un daño mínimo. Además, se pueden fabricar con un mínimo de equipo especializado en la mesa de trabajo. La principal ventaja de esta técnica está en su simplicidad.

Permite a los usuarios crear y personalizar matrices neuronales, sin experiencia en salas limpias. Manipular las fibras de carbono y colocar el epoxi de plata es complicado y crítico. Estas dos partes requieren mucha práctica y control motor fino.

El primer día siempre es el peor, pero con la práctica, después de aproximadamente una semana, construirás una matriz neuronal funcional. Para comenzar, coloque un soldador a 315 grados centígrados. Aplique fundente a todas las almohadillas de soldadura.

Forme pequeños montículos de soldadura en las almohadillas posteriores de la matriz flexible, luego suelde los pines a cada lado del conector. Una vez asegurado, empuje suavemente la punta del soldador, entre los pasadores delanteros, para soldar las conexiones restantes en la parte posterior. Aplique una capa de flujo adicional, si la soldadura lleva mucho tiempo, luego suelde la primera fila de pines a la placa.

Limpie el exceso de fundente con alcohol 100% isopropílico y un cepillo de cerdas cortas. A continuación, empuje lentamente el epoxi colocado con una jeringa, colocada de lado a dos aguas abajo en los pines, para encapsular la conexión soldada. Coloque una pequeña línea del epoxi en la parte posterior del tablero y tire de él hacia los bordes del conector para asegurarlo.

Hacer capilares con un extractor de vidrio y filamento. Corta un capilar de vidrio tirado, de modo que su punta encaje entre los rastros de la matriz. Luego, cuchara aproximadamente una proporción de uno a uno de epoxi de plata en un plato de plástico, con los extremos de madera de dos aplicadores con punta de algodón y mézclalo.

Deseche los aplicadores después de mezclar. Corte de dos a cuatro milímetros, desde el extremo de un paquete de fibra de carbono, en un papel de impresora con una cuchilla de afeitar. Tire de un papel laminado, suavemente, sobre la parte superior del haz para separar las fibras y el paquete.

A continuación, tome un poco de epoxi en el extremo del capilar tirado. Y aplícalo suavemente entre cualquier otro rastro, en el extremo de la tabla, llenando el espacio. Coloque una fibra de carbono en cada traza epoxi, con pinzas recubiertas de teflón.

Luego, ajuste las fibras de carbono con un capilar limpio y tirado, para hacerlo perpendicular al extremo de la tabla de matriz flexible y enterrarlas debajo del epoxi. Coloque las matrices en un bloque de madera, con extremos de fibra que sobresalen del borde del bloque. Hornea el bloque de madera y las matrices a 140 grados centígrados durante 20 minutos, para curar el epoxi de plata y bloquear las fibras en su lugar.

Si el epoxi de plata corta dos o más de las fibras juntas, se puede quitar usando un capilar de vidrio limpio y raspándolo suavemente de la tabla. Guarde las tablas terminadas en una caja con una plataforma elevada, para suspender los extremos con fibra de la placa, para evitar la rotura de la fibra. Aplique una pequeña gota de epoxi UV sobre los rastros expuestos con un capilar limpio y continúe agregando gotas, hasta que los rastros estén completamente cubiertos.

Cure el epoxi UV bajo una pluma UV durante dos minutos y repítalo para el otro lado de la placa. Corta las fibras a un milímetro con una retícula estereoscopio y tijeras quirúrgicas. Para comprobar las conexiones eléctricas, ajuste el potenciostato a cero voltios, durante cinco segundos, y estabilice la señal grabada.

Ejecute un escaneo de impedancia de un kilohercio para cada fibra con un potenciostato. Registre las mediciones a través del software asociado al potenciostato. Luego sumerja las fibras en agua desionizada en un vaso de precipitados, tres veces, para enjuagarlas.

Raspe suavemente el parileno C del suelo y haga referencia a los cables en la placa con pinzas. A continuación, corte dos longitudes de cinco centímetros de alambre de plata aislado con una cuchilla de afeitar. Desaisle de dos a tres milímetros de alambre, desde un extremo y alrededor de 10 milímetros desde el extremo opuesto.

A continuación, caliente el soldador a 315 grados centígrados y aplique un pequeño flujo a los cables. Inserte de dos a tres milímetros de un cable, en cada cable de electrofisiología en la placa, y aplique soldadura en la parte superior de los cables. Después de dejar que la sonda se enfríe, voltéela para aplicar un poco de soldadura en la parte posterior del cable.

Corta cualquier alambre expuesto que sobresalga del montículo de soldadura posterior. Coloque las matrices en la caja de almacenamiento, doblando los cables hacia atrás, lejos de la fibra y asegure los cables en la cinta adhesiva, para evitar posibles interacciones entre cables de fibra. Se utilizaron imágenes SEM de las puntas para determinar la longitud del carbono expuesto y la geometría de la punta.

Las fibras cortadas con tijera tienen geometrías de punta inconsistentes, con Parylene C doblando sobre el extremo. Las fibras cortadas con láser NDYAG permanecen consistentes, en el área del sitio de grabación, la forma y la impedancia. Las fibras quemadas por soplado conducen al mayor tamaño de electrodo, y variabilidad de forma y una punta afilada.

En promedio, 140 micrómetros de carbono fueron reexpuestos. Las fibras cortadas con láser UV fueron similares a las fibras quemadas por soplado, mostrando 120 micro metros de carbono, expuestos desde la punta. Las impedancias resultantes estaban dentro del rango, para el registro electrofisiológico.

Las fibras cortadas con láser NDYAG tenían el área de superficie más pequeña pero las impedancias más altas. Seguido de fibras sopladas y cortadas con láser UV. Sin embargo, en todos los casos, las fibras recubiertas peDOT:pTS cayeron por debajo del umbral de 110 kilo ohmios.

Los registros agudos de cuatro fibras de tratamiento con láser UV, de dos milímetros de longitud, implantadas simultáneamente en la corteza motora de la rata, mostraron tres unidades en todas las fibras, lo que sugiere que el tratamiento de las fibras con el láser UV de bajo costo es similar a otros métodos de corte. Al intentar este protocolo, date un espacio grande y limpio cuando pobles fibras de carbono. Es fácil barrer accidentalmente todas sus fibras de la mesa, porque no hay suficiente espacio de maniobra.

Estas matrices ahora son adecuadas para grabaciones de unidades de señal desde el cerebro. Estas técnicas de construcción permitieron al grupo del Dr. Barnes, en la Universidad de Michigan, informar y al grupo del Dr. Chiel en la Universidad Case Western Reserve, informar sobre el intracelular.