Insertion de flexible Neural sondes utilisant renforts rigides attachés avec Biodissolvable adhésif

L’objectif global de cette procédure est d’implanter des sondes neurales à couche mince flexible dans un tissu à l’aide d’un raidisseur temporaire. Pour ce faire, il faut d’abord concevoir et fabriquer des raidisseurs en silicium personnalisés qui correspondent à la sonde et qui ont un canal rempli de polyéthylène glycol soluble. La deuxième étape consiste à utiliser un bonder à puce inversée pour assembler le raidisseur à la sonde.

Ensuite, l’ensemble de sonde raidie est inséré dans le tissu cible. La dernière étape consiste à laisser le polyéthylène glycol se dissoudre et à extraire la tige. En fin de compte, la méthode démontrée peut être utilisée pour implanter des sondes à micro-électrodes flexibles dans le tissu neural pour l’enregistrement et la stimulation in vivo.

L’implication de cette technique s’étend au traitement clinique des troubles neurologiques, car les raidisseurs amovibles permettent des dispositifs implantés flexibles qui peuvent réduire les réactions tissulaires indésirables. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes, telles que l’adoucissement des matériaux, est qu’elle peut permettre l’insertion précise de sondes arbitrairement longues et minces. Fabriquez un raidisseur en silicone avec un canal d’évacuation à partir d’une plaquette de silicium sur isolant dont l’épaisseur de la couche de dispositif est égale à l’épaisseur souhaitée du raidisseur.

Gravure à sec des canaux de mèche d’un graveur plasma à l’aide du procédé standard Bosch. Définissez ensuite le contour du raidisseur par un bord plus long qui s’arrête sur la couche d’oxyde enterrée. Maintenant, gravez par voie humide la couche d’oxyde enterrée dans de l’acide fluorhydrique à 49 % pour libérer les raidisseurs.

Faites ensuite tremper les raidisseurs de démoulage dans de l’eau déminéralisée pendant 15 minutes. Ensuite, placez une pastille de polyéthylène glycol dans le réservoir. Sur la languette du raidisseur.

Chauffez le raidisseur à 65 degrés Celsius pour que le polyéthylène glycol fonde et pénètre dans le canal par capillarité. Puis laisser refroidir à température ambiante pour se solidifier. Placez le raidisseur à l’envers sur l’étage de base de la bondeuse de copeaux retournée.

Prenez ensuite le raidisseur avec la tête de l’outil. Ensuite, placez la sonde à l’envers sur la platine de base à l’aide de la puce à bascule. Alignez le raidisseur et la sonde.

Abaissez ensuite le raidisseur sur la sonde. Chauffez l’ensemble à 65 degrés Celsius pendant une minute afin que le polyéthylène glycol refonde et étiquette le raidisseur sur la sonde. Ensuite, laissez refroidir pour solidifier, retournez l’ensemble et inspectez par le haut réchauffez à 65 degrés Celsius pour permettre au polyéthylène glycol de remplir complètement l’interface entre la sonde et le raidisseur.

Avec la sonde vers le haut, faites fondre une à trois pastilles supplémentaires de polyéthylène glycol sur la languette pour fournir un renforcement supplémentaire dans cette région. Enfin, laissez l’ensemble refroidir afin que le polyéthylène glycol se solidifie et que l’ensemble soit prêt pour l’insertion chirurgicale. Dans une boîte en acrylique, préparez un gel à 0,6 % d’aros dans une solution saline tamponnée au phosphate ou du PBS, saturez le gel avec du PBS et chauffez à 37 degrés Celsius.

Disposez ensuite la boîte de manipulateur microm de gel agros et du système de caméra microscopique. Insérez un repère de référence en verre dans la boîte de gel. Ensuite, utilisez un cure-dents pour aligner les caractéristiques du repère de référence sur le champ de vision du microscope numérique.

Pour monter l’ensemble raidisseur de sonde sur le micromanipulateur, collez l’arrière de la languette de raidisseur sur un dispositif qui peut être fixé au micromanipulateur. En prenant soin de ne pas entrer en contact avec la sonde avec de l’adhésif. Fixez temporairement l’extrémité du connecteur de la sonde au luminaire à l’aide d’un petit morceau de mastic adhésif afin qu’elle puisse être facilement retirée avec une faible force, positionnez l’ensemble de la sonde sur le gel, à environ un millimètre derrière le repère de référence.

Insérez ensuite la sonde dans le gel à l’aide de la caméra pour la guider jusqu’à la profondeur souhaitée dans le champ de vision. Retirez immédiatement l’extrémité du connecteur de la sonde du micromanipulateur et fixez-la sur une surface à proximité, telle qu’un deuxième bras de manipulateur. Cela doit être fait avant que le polyéthylène glycol sur la languette ne commence à se dissoudre.

Pour éviter de déplacer la sonde, prenez une photo de l’emplacement de la sonde. Notez que les caractéristiques repères de référence peuvent être légèrement floues. Appliquez une solution saline près de la languette pour dissoudre le polyéthylène glycol qui se trouve au-dessus du gel aros, et sur la languette, lancez la capture vidéo si vous le souhaitez.

Maintenant, commencez l’extraction du raidisseur en appliquant un déplacement de 100 micromètres à une vitesse de cinq millimètres par seconde. Terminez ensuite cette extraction du raidisseur à une vitesse plus lente d’environ 0,1 millimètre par seconde. Une fois l’extraction terminée, prenez un dernier instantané de l’emplacement du prob à l’aide d’outils de traitement d’image.

Comparez les images avant et après l’extraction du raidisseur. Utilisez les caractéristiques du repère de référence qui sont visibles dans le champ de vision pour superposer avec précision les images. Calibrez l’échelle de l’image en fonction de la taille des caractéristiques connues sur la sonde.

Mesurez maintenant la distance de déplacement de la sonde sur l’image de superposition. Cette technique d’insertion a été utilisée en conjonction avec les sondes en polyamide à couche mince LLNL, qui ont satisfait aux normes de biocompatibilité ISO 1 0 9 9 3 et sont destinées à l’implantation chronique. L’essai sur gel AROS a été utilisé pour quantifier le déplacement moyen de la sonde pour une combinaison donnée de raidisseur de sonde et d’adhésif.

Par exemple, ces clichés avant et après montrent un déplacement de la sonde de 29 micromètres. Ces pointes de neurones uniques ont été obtenues à partir d’une sonde à micro-électrodes flexible implantée avec un raidisseur amovible dans un cortex de rat. Suite à cette procédure, nous avons été en mesure d’implanter des sondes avec une variété de configurations, y compris des dispositifs à double face et des sondes à plusieurs queues Après son développement.

Cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine des neurosciences pour explorer l’activité neuronale étendue dans des modèles animaux se comportant.