Name: הייצור של Ti3C2 Mxene מערכים מיקרואלקטרודה בVivo הקלטה עצבית (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-02-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 58 s
Description: למד שיטה לייצור מערכי מיקרואלקטרודות מ-Ti3C2 MXene להקלטה עצבית בvivo. הטכניקה מאפשרת מיקרו-תבנית מדויקת של סרטי MXene תוך שמירה על תכונות מוליכות גבוהות.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכת על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (מענק לא. R21-NS106434), האזרחים המאוחדים למחקר באפילפסיה פרס הטיסה, קרן משפחת מירנובסקי וניל וברברה סמזה (F.V.); תוכנית המלגות למחקר בוגר קרן המדע הארצי (הענקת לא. DGE-1845298 ל N.D. ו-בע); משרד המחקר הצבאי (הסכם שיתופי מספר W911NF-18-2-0026-ק); ועל ידי צבא ארצות הברית באמצעות תוכנית מדעי פני השטח יוזמה במרכז הביולוגי כימית של אדעץ (PE 0601102A פרוייקט VR9 כדי Y.G. ו ק). עבודה זו בוצעה בחלקו במרכז סינג לננוטכנולוגיה, אשר נתמכת על ידי הקרן הלאומית למדע ננוטכנולוגיה מתואמת התוכנית (NNCI-1542153).

<ol><li>Ludwig, K. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Poly%283%2C4-ethylenedioxythiophene%29+%28PEDOT%29+polymer+coatings+facilitate+smaller+neural+recording+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) polymer coatings facilitate smaller neural recording electrodes.</a> Journal of Neural Engineering. 8 (1), 014001(2011).</li>
<li>Polikov, V. S., Tresco, P. A., Reichert, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Response+of+brain+tissue+to+chronically+implanted+neural+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Response of brain tissue to chronically implanted neural electrodes.</a> Journal of Neuroscience Methods. 148 (1), 1-18 (2005).</li>
<li>Lecomte, A., Descamps, E., Bergaud, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+mechanical+considerations+for+chronically-implanted+neural+probes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">A review on mechanical considerations for chronically-implanted neural probes.</a> Journal of Neural Engineering. 15 (3), 031001(2017).</li>
<li>Castagnola, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Smaller%2C+softer%2C+lower-impedance+electrodes+for+human+neuroprosthesis%3A+a+pragmatic+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neuroengineering%22%5BJournal%5D)">Smaller, softer, lower-impedance electrodes for human neuroprosthesis: a pragmatic approach.</a> Frontiers in Neuroengineering. 7, 8(2014).</li>
<li>Nguyen, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanically-compliant+intracortical+implants+reduce+the+neuroinflammatory+response%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neural+Engineering%22%5BJournal%5D)">Mechanically-compliant intracortical implants reduce the neuroinflammatory response.</a> Journal of Neural Engineering. 11 (5), 056014(2014).</li>
<li>Boehler, C., Stieglitz, T., Asplund, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanostructured+platinum+grass+enables+superior+impedance+reduction+for+neural+microelectrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Nanostructured platinum grass enables superior impedance reduction for neural microelectrodes.</a> Biomaterials. 67, 346-353 (2015).</li>
<li>Petrossians, A., Whalen, J. J., Weiland, J. D., Mansfeld, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+modification+of+neural+stimulating%2Frecording+electrodes+with+high+surface+area+platinum-iridium+alloy+coatings%5BTitle%5D)+AND+%222011+Annual+International+Conference+of+the+IEEE+Engineering+in+Medicine+and+Biology+Society%22%5BJournal%5D)">Surface modification of neural stimulating/recording electrodes with high surface area platinum-iridium alloy coatings.</a> 2011 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. , 3001-3004 (2011).</li>
<li>Meyer, R. D., Cogan, S. F., Nguyen, T. H., Rauh, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrodeposited+iridium+oxide+for+neural+stimulation+and+recording+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Neural+Systems+and+Rehabilitation+Engineering%22%5BJournal%5D)">Electrodeposited iridium oxide for neural stimulation and recording electrodes.</a> IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 9 (1), 2-11 (2001).</li>
<li>Ferguson, J. E., Boldt, C., Redish, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Creating+low-impedance+tetrodes+by+electroplating+with+additives%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+A%3A+Physical%22%5BJournal%5D)">Creating low-impedance tetrodes by electroplating with additives.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 156 (2), 388-393 (2009).</li>
<li>Kotov, N. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanomaterials+for+Neural+Interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Nanomaterials for Neural Interfaces.</a> Advanced Materials. 21 (40), 3970-4004 (2009).</li>
<li>Keefer, E. W., Botterman, B. R., Romero, M. I., Rossi, A. F., Gross, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+nanotube+coating+improves+neuronal+recordings%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Carbon nanotube coating improves neuronal recordings.</a> Nature Nanotechnology. 3 (7), 434-439 (2008).</li>
<li>Lu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrodeposited+polypyrrole%2Fcarbon+nanotubes+composite+films+electrodes+for+neural+interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Electrodeposited polypyrrole/carbon nanotubes composite films electrodes for neural interfaces.</a> Biomaterials. 31 (19), 5169-5181 (2010).</li>
<li>Green, R. A., Williams, C. M., Lovell, N. H., Poole-Warren, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+neural+interface+for+implant+electrodes%3A+improving+electroactivity+of+polypyrrole+through+MWNT+incorporation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Science%3A+Materials+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Novel neural interface for implant electrodes: improving electroactivity of polypyrrole through MWNT incorporation.</a> Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 19 (4), 1625-1629 (2008).</li>
<li>Apollo, N. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+Freestanding+Neural+Stimulation+and+Recording+Electrodes+Fabricated+from+Reduced+Graphene+Oxide%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Flexible Freestanding Neural Stimulation and Recording Electrodes Fabricated from Reduced Graphene Oxide.</a> Advanced Functional Materials. 25 (23), 3551-3559 (2015).</li>
<li>Lu, Y., Lyu, H., Richardson, A. G., Lucas, T. H., Kuzum, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+Neural+Electrode+Array+Based-on+Porous+Graphene+for+Cortical+Microstimulation+and+Sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Flexible Neural Electrode Array Based-on Porous Graphene for Cortical Microstimulation and Sensing.</a> Scientific Reports. 6 (1), 33526(2016).</li>
<li>Matarredona, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dispersion+of+Single-Walled+Carbon+Nanotubes+in+Aqueous+Solutions+of+the+Anionic+Surfactant+NaDDBS%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">Dispersion of Single-Walled Carbon Nanotubes in Aqueous Solutions of the Anionic Surfactant NaDDBS.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 107 (48), 13357-13367 (2003).</li>
<li>Ramesh, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissolution+of+Pristine+Single+Walled+Carbon+Nanotubes+in+Superacids+by+Direct+Protonation%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">Dissolution of Pristine Single Walled Carbon Nanotubes in Superacids by Direct Protonation.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 108 (26), 8794-8798 (2004).</li>
<li>Kim, S. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+modifications+for+the+effective+dispersion+of+carbon+nanotubes+in+solvents+and+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Carbon%22%5BJournal%5D)">Surface modifications for the effective dispersion of carbon nanotubes in solvents and polymers.</a> Carbon. 50 (1), 3-33 (2012).</li>
<li>Wang, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanotechnology+and+Nanomaterials+for+Improving+Neural+Interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Nanotechnology and Nanomaterials for Improving Neural Interfaces.</a> Advanced Functional Materials. 28 (12), 1700905(2017).</li>
<li>Wang, K., Fishman, H. A., Dai, H., Harris, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+Stimulation+with+a+Carbon+Nanotube+Microelectrode+Array%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Neural Stimulation with a Carbon Nanotube Microelectrode Array.</a> Nano Letters. 6 (9), 2043-2048 (2006).</li>
<li>Ansaldo, A., Castagnola, E., Maggiolini, E., Fadiga, L., Ricci, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Superior+Electrochemical+Performance+of+Carbon+Nanotubes+Directly+Grown+on+Sharp+Microelectrodes%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Superior Electrochemical Performance of Carbon Nanotubes Directly Grown on Sharp Microelectrodes.</a> ACS Nano. 5 (3), 2206-2214 (2011).</li>
<li>Nimbalkar, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-Capacitive+Carbon+Neural+Probe+Allows+Simultaneous+Long-Term+Electrical+Stimulations+and+High-Resolution+Neurotransmitter+Detection%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Ultra-Capacitive Carbon Neural Probe Allows Simultaneous Long-Term Electrical Stimulations and High-Resolution Neurotransmitter Detection.</a> Scientific Reports. 8, 6958(2018).</li>
<li>Anasori, B., Lukatskaya, M., Gogotsi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((2D+metal+carbides+and+nitrides+%28MXenes%29+for+energy+storage%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Materials%22%5BJournal%5D)">2D metal carbides and nitrides (MXenes) for energy storage.</a> Nature Reviews Materials. 2, 16098(2017).</li>
<li>Anasori, B., Gogotsi, Y. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAnasori%2C+B+%222D+Metal+Carbides+and+Nitrides+%28MXenes%29%3A+Structure%2C+Properties+and+Applications%22">2D Metal Carbides and Nitrides (MXenes): Structure, Properties and Applications</a>. , Springer Nature. Switzerland. (2019).</li>
<li>Naguib, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-Dimensional+Nanocrystals+Produced+by+Exfoliation+of+Ti3AlC2%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Two-Dimensional Nanocrystals Produced by Exfoliation of Ti3AlC2.</a> Advanced Materials. 23 (37), 4248-4253 (2011).</li>
<li>Alhabeb, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Guidelines+for+Synthesis+and+Processing+of+Two-Dimensional+Titanium+Carbide+%28Ti3C2Tx+MXene%29%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+of+Materials%22%5BJournal%5D)">Guidelines for Synthesis and Processing of Two-Dimensional Titanium Carbide (Ti3C2Tx MXene).</a> Chemistry of Materials. 29 (18), 7633-7644 (2017).</li>
<li>Ghidiu, M., Lukatskaya, M. R., Zhao, M. Q., Gogotsi, Y., Barsoum, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conductive+two-dimensional+titanium+carbide+%E2%80%98clay%E2%80%99+with+high+volumetric+capacitance%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Conductive two-dimensional titanium carbide ‘clay’ with high volumetric capacitance.</a> Nature. 516 (7529), 78-81 (2014).</li>
<li>Lukatskaya, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-high-rate+pseudocapacitive+energy+storage+in+two-dimensional+transition+metal+carbides%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Energy%22%5BJournal%5D)">Ultra-high-rate pseudocapacitive energy storage in two-dimensional transition metal carbides.</a> Nature Energy. 2, 17105(2017).</li>
<li>Zhu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon-Based+Supercapacitors+Produced+by+Activation+of+Graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Carbon-Based Supercapacitors Produced by Activation of Graphene.</a> Science. 332 (6037), 1537-1541 (2011).</li>
<li>Heon, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+carbide-derived+carbon+films+with+high+volumetric+capacitance%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+%26+Environmental+Science%22%5BJournal%5D)">Continuous carbide-derived carbon films with high volumetric capacitance.</a> Energy & Environmental Science. 4 (1), 135-138 (2011).</li>
<li>Yang, X., Cheng, C., Wang, Y., Qiu, L., Li, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Liquid-mediated+dense+integration+of+graphene+materials+for+compact+capacitive+energy+storage%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Liquid-mediated dense integration of graphene materials for compact capacitive energy storage.</a> Science. 341 (6145), 534-537 (2013).</li>
<li>Zhang, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transparent%2C+Flexible%2C+and+Conductive+2D+Titanium+Carbide+%28MXene%29+Films+with+High+Volumetric+Capacitance%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Transparent, Flexible, and Conductive 2D Titanium Carbide (MXene) Films with High Volumetric Capacitance.</a> Advanced Materials. 29 (36), 1702678(2017).</li>
<li>Han, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((2D+Ultrathin+MXene-Based+Drug-Delivery+Nanoplatform+for+Synergistic+Photothermal+Ablation+and+Chemotherapy+of+Cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Healthcare+Materials%22%5BJournal%5D)">2D Ultrathin MXene-Based Drug-Delivery Nanoplatform for Synergistic Photothermal Ablation and Chemotherapy of Cancer.</a> Advanced Healthcare Materials. 7 (9), 1701394(2018).</li>
<li>Dai, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biocompatible+2D+Titanium+Carbide+%28MXenes%29+Composite+Nanosheets+for+pH-Responsive+MRI-Guided+Tumor+Hyperthermia%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+of+Materials%22%5BJournal%5D)">Biocompatible 2D Titanium Carbide (MXenes) Composite Nanosheets for pH-Responsive MRI-Guided Tumor Hyperthermia.</a> Chemistry of Materials. 29 (20), 8637-8652 (2017).</li>
<li>Xu, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrathin+MXene-Micropattern-Based+Field-Effect+Transistor+for+Probing+Neural+Activity%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Ultrathin MXene-Micropattern-Based Field-Effect Transistor for Probing Neural Activity.</a> Advanced Materials. 28 (17), 3333-3339 (2016).</li>
<li>Driscoll, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-Dimensional+Ti3C2+MXene+for+High-Resolution+Neural+Interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Two-Dimensional Ti3C2 MXene for High-Resolution Neural Interfaces.</a> ACS Nano. 12 (10), 10419-10429 (2018).</li>
<li>Sessolo, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Easy-to-Fabricate+Conducting+Polymer+Microelectrode+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Easy-to-Fabricate Conducting Polymer Microelectrode Arrays.</a> Advanced Materials. 25 (15), 2135-2139 (2013).</li>
<li>Shuck, C. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+Ti3AlC2+MAX+Phase+on+Structure+and+Properties+of+Resultant+Ti3C2Tx+MXene%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Nano+Materials%22%5BJournal%5D)">Effect of Ti3AlC2 MAX Phase on Structure and Properties of Resultant Ti3C2Tx MXene.</a> ACS Applied Nano Materials. 2 (6), 3368-3376 (2019).</li>
<li>Hantanasirisakul, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+Ti3C2Tx+MXene+Transparent+Thin+Films+with+Tunable+Optoelectronic+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Electronic+Materials%22%5BJournal%5D)">Fabrication of Ti3C2Tx MXene Transparent Thin Films with Tunable Optoelectronic Properties.</a> Advanced Electronic Materials. 2 (6), 1600050(2016).</li>
<li>Xu, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrathin+MXene-Micropattern-Based+Field-Effect+Transistor+for+Probing+Neural+Activity%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Ultrathin MXene-Micropattern-Based Field-Effect Transistor for Probing Neural Activity.</a> Advanced Materials. 28 (17), 3333-3339 (2016).</li>
<li>Zhang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Additive-free+MXene+inks+and+direct+printing+of+micro-supercapacitors%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Additive-free MXene inks and direct printing of micro-supercapacitors.</a> Nature Communications. 10 (1), 1795(2019).</li>
<li>Quain, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Writing+of+Additive-Free+MXene-in-Water+Ink+for+Electronics+and+Energy+Storage%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials+Technologies%22%5BJournal%5D)">Direct Writing of Additive-Free MXene-in-Water Ink for Electronics and Energy Storage.</a> Advanced Materials Technologies. 4 (1), 1800256(2019).</li>
<li>Salles, P., Quain, E., Kurra, N., Sarycheva, A., Gogotsi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+Scalpel+Patterning+of+Solution+Processed+Thin+Films+for+Fabrication+of+Transparent+MXene+Microsupercapacitors%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Automated Scalpel Patterning of Solution Processed Thin Films for Fabrication of Transparent MXene Microsupercapacitors.</a> Small. 14 (44), 1802864(2018).</li>
</ol>

. למחברים אין מה לגלות

סינתזה MXene והליך הדלאמנציה המתואר בפרוטוקול זה (HF/HCl/LiCl) נבנה מתוך גישה מתון חריטה אשר המועסקים אבל (באתרו HF) etchant בינוני26. גישה מתונה מאפשר Ti3C2 פתיתי (מספר יקרומטר בגודל לרוחב) כדי להיות מדלל באופן ספונטני במהלך הכביסה פעם אחת pH ~ 5-6 הושג. בהשוואה לחריטה עם HF בלבד, התוצאה היא חומר עם איכות גבוהה יותר ותכונות חומרים משופרים, כגון מוליכות אלקטרונית ויציבות כימית. שיטת ה-HF/HCl/LiCl מנצלת את שיפורי הסינתזה של מתון, ובנוסף מפרידים בין כל שלב (תצריב קו, אינטרקלוצי...

הבנת המנגנונים הבסיסיים העומדים בבסיס המעגלים העצביים, וכיצד הדינמיקה שלהם משתנה במחלה או בפציעה, היא מטרה קריטית לפיתוח therapeutics אפקטיבית למגוון רחב של הפרעות נוירולוגיות ונוירו-מולקולרית. טכנולוגיות microelectrode שימשו רבות כדי להבהיר את הדינמיקה העצבית על מרחבי מרחבית ומאזניים הזמני. עם זאת, קבלת הקלטות יציבות עם יחס האות לרעש גבוה (SNR) מן אלקטרודות microscale הוכיחה להיות מאתגרת במיוחד. ככל שממדי האלקטרודות מופחתות להגיע לקנה המידה הסלולארי, עלייה מקבילה בעכבה האלקטרודה מועלת באיכות האות1. בנוסף, מחקרים רבים הראו כי אלקטרודות נוקשה מורכב סיליקון קונבנציונאלי וחומרים אלקטרוניים מתכת לייצר נזק משמעותי ודלקת ברקמת העצבים, אשר מגביל את התועלת שלהם להקלטה ארוכת טווח2,3,4,5. בהינתן עובדות אלה, היה עניין משמעותי בפיתוח מיקרואלקטרודות עם חומרים חדשים אשר יכולים להפחית את העכבה של ממשק אלקטרודה רקמה ניתן לשלב לתוך מרכיבי טופס רך וגמיש.
אחד השיטה הנפוצה להפחתת העכבה ממשק ברקמת האלקטרודה היא להגדיל את האזור שעליו מינים יוניים בנוזל החילוץ יכול לתקשר עם האלקטרודה, או "שטח אפקטיבי המשטח" של האלקטרודה. זה יכול להיות מושגת באמצעות nanopatterning6, פני השטח המטילי7, או כציפוי חשמלי עם תוספים נקבובי8,9. ננו השיגו תשומת לב משמעותית בתחום זה, כי הם מציעים באזורים גבוהים מבחינה מהותית משטח ושילובים ייחודיים של תכונות חשמליות ומכניות חיוביות10. לדוגמה, צינורות פחמן שימשו כציפוי להפחית באופן משמעותי עכבה האלקטרודה11,12,13, תחמוצת הגראפן כבר מעובד לתוך רך, גמיש שעומד חופשי בדיקה אלקטרודות14, ו-לייזר פירול נקבובי גרפיפן מנוצל עבור גמיש, נמוך עכבה מיקרו-electrocorticography (מיקרו-ecog) אלקטרודות15. למרות ההבטחה שלהם, חוסר שיטות הרכבה מדרגיים הגביל את האימוץ הנפוץ של ננו-חומרים עבור אלקטרודות ממשק עצבי. ננו-חומרים מבוססי פחמן בפרט הם בדרך כלל הידרופובי, ובכך דורשים שימוש בחומרים מקצועיים16, חומצות סופר17, או פונקציונליזציה של פני השטח18 כדי ליצור בליטות מימיות עבור שיטות ייצור פתרונות עיבוד, בעוד שיטות חלופיות של הייצור, כגון התצהיר אדי כימי (cvd), בדרך כלל דורשים טמפרטורות גבוהות אשר אינם תואמים עם מצעים פולימריים רבים19,20,21 ,22
לאחרונה, מחלקה של דו מימדי (2D) ננו, המכונה MXenes, תוארה אשר מציעה שילוב יוצא דופן של מוליכות גבוהה, גמישות, קיבוליות נפחי, ו hydrophilicity הטבועה, מה שהופך אותם מחלקה מבטיח של ננו לצורך ממשק עצבי23. MXenes הם משפחה של carbides מתכת מעבר דו-מימדית ומתקנים המיוצרים באופן הנפוץ ביותר על ידי חריטה סלקטיבי של אלמנט משני סמנים שכבתית. אלה הם בדרך כלל שלבים MAX עם הנוסחה הכללית Mn + 1AXn, כאשר M הוא מתכת מעבר מוקדם, a היא קבוצה 12-16 האלמנט של הטבלה המחזורית, X הוא פחמן ו/או חנקן, ו n = 1, 2, או 324. פתיתי MXene דו-ממדיים מסיימים קבוצות פונקציונליות שיכולות לכלול הידרוקסיל (למטה), חמצן (או-או) או פלואור (למעלה). קבוצות אלה פונקציונליות להפוך MXenes מיסודם הידרופיפילית ולאפשר שינוי משטח גמיש או פונקציונליזציה. של המעמד הגדול של mxenes, Ti3C2 היה למדו בהרחבה ומאופיין25,26,27. Ti3C2 מראה קיבוליות במידה ניכרת גבוהה יותר (1,500 F/cm3)28 מאשר הופעל באמצעות הגרפיפן (~ 60-100 f/cm 3)29, קרביד הנגזר (180 f/cm3)30, ו גראפן סרטי ג'ל (~ 260 f/cm3)31. יתר על כן, Ti3ג2 מראה מוליכות אלקטרונית גבוהה במיוחד (~ 10,000 S/cm)32, ואת תאימות שלה הפגינו במספר מחקרים33,34,35,36. הקיבול הגבוה נפחי של Ti3C2 סרטים הוא יתרון עבור יישומים ביולוגיים חישה וגירוי, משום אלקטרודות המוצגים העברת טעינה קיבולי יכול למנוע תגובות הידרוליזה מזיקים.
הקבוצה שלנו הוכיחה לאחרונה גמיש, דק סרט Ti3C2 מערכי מיקרואלקטרודה, הכין באמצעות שיטות עיבוד פתרון, אשר מסוגלים להקליט הן מיקרו-electrocorticography (מיקרו-ecog) ו הפעילות עצבי התאיים בvivo עם גבוהה SNR36. אלקטרודות MXene אלה הראו עכבה מופחתת באופן משמעותי בהשוואה לגודל בהתאמה זהב (Au) אלקטרודות, אשר ניתן לייחס את המוליכות הגבוהה של MXene ואת השטח הגבוה של אלקטרודות. בפרוטוקול זה, אנו מתארים את השלבים המרכזיים עבור בדיית מערכים מיקרואלקטרודה מישורי של Ti3C2 mxene על מצעים פארילין-C גמיש וניצול אותם vivo עבור הקלטה מיקרו-ecog הפעיל. שיטה זו מנצלת את הטבע ההידרופיפילית של MXene, אשר מאפשר את השימוש בשיטות עיבוד הפתרון, כי הם פשוטים ומדרגיים תוך שאינם דורשים שימוש בחומרים מסורמים או חומצות על כדי להשיג השעיות יציבות מימית. זה קל של מעבד יכול לאפשר ייצור חסכוני של ביוחיישנים MXene בסולמות תעשייתיים, אשר כבר מגבלה גדולה לאימוץ נרחב של התקנים המבוססים על ננו פחמן אחרים. החדשנות המפתח בייצור אלקטרודה טמון בשימוש שכבת ההקרבה פולימריים כדי microxene לאחר הציפוי ספין, שיטה המותאמת מספרות על התמיסה המעובדת פולי (3, 4-אתיוליאדיטיתפסיטזיס):p ולי (פאין: PSS) מיקרואלקטרודות37, אך שלא תוארה בעבר לפנינג MXene. התכונות החשמליות יוצאת דופן של Ti3C2, ביחד עם מעבד שלה ומורפולוגיה דו-ממדית להפוך אותו לחומר מבטיח מאוד עבור ממשקים עצביים. בפרט, Ti3ג2 מציעה תוואי לקראת התגברות על הסחר הבסיסי בין האזור הגיאומטרי האלקטרודה ועכבה ממשק אלקטרוכימי, גורם מגביל עיקרי עבור ביצועי האלקטרודה מיקרו בקנה מידה. בנוסף, את הליך הייצור המתואר בפרוטוקול זה ניתן להתאים כדי לייצר מערכי אלקטרודה MXene בגדלים שונים וגאומטריות לתבניות הקלטה שונות, והוא יכול גם בקלות להתאים כדי לשלב סוגי דיו אחרים מוליך מלבד MXene.

<table><tbody><tr><td>בורג 00-90</td><td>מקמאסטר-קאר</td><td>90910A630</td><td>בורג גולגולת שסביבו עטוף חוט הארקה</td></tr><tr><td>בקר גירוי/הקלטה 128ch</td><td>Intan Technologies</td><td></td><td>רכיב במערכת ההקלטה העצבית.</td></tr><tr><td>צינורות צנטריפוגה חרוטיים פוליפרופילן (PP) 175 מ"ל</td><td>Falcon</td><td>REF: 352076</td><td>משמש לשטיפת</td></tr><tr><td>מחבר ZIF בפסיעה של 0.5 מ"מ 18 מצבים</td><td>Molex</td><td>505110-1892</td><td>משמש לממשק מערך המיקרו-אלקטרודות הגמיש של Parylene עם לוח מתאם PCB.</td></tr><tr><td>מחבר ננו-מיניאטורי זכר בשורה כפולה עם 18 מצבים (0.025 אינץ'/0.64 מ"מ)</td><td>Omnetics Connector Corporation</td><td>A79008-001</td><td>משמש לממשק לוח מתאם ה-PCB לראש ההקלטה.</td></tr><tr><td>סט פלסטיק חד פעמי 3 מ"ל העברת פיפטות בוגרות</td><td>Rienar</td><td>Rienar-3ML-20PCS</td><td>משמש להעברת תחריט או תמיסות MXene</td></tr><tr><td>50 מ"ל פוליפרוילן (PP) צינור צנטריפוגה קונציאלי</td><td>Falcon</td><td>REF: 352070</td><td>משמש לשטיפה ובחירת גודל</td></tr><tr><td>תחריט Al סוג A</td><td>טרנסן</td><td>060-0026000-QT</td><td>להסרת שכבת מסכת תחריט Al לאחר תחריט Parylene-C סופי.</td></tr><tr><td>אבקת אלומיניום, -325 רשת, 99.5% (בסיס מתכות), גודל חלקיקים < 44 ומיקרו; m</td><td>אלפא Aesar</td><td>CAS: 7429-90-5</td><td>משמש לסינתזה מקסימלית</td></tr><tr><td>תוכנת AutoCAD</td><td>Autodesk Inc.</td><td></td><td>עיצוב תוכנה לציור מסכות צילום. חלופות חינמיות כוללות DraftSight ו-LayoutEditor.</td></tr><tr><td>תחריט תחמוצת חוצץ 6:1</td><td>JT Baker</td><td>1178-03</td><td>להסרת שכבת SiO2 לחשיפת מגעי אלקטרודות MXene בסוף הליך הייצור.</td></tr><tr><td>בופרנורפין SR</td><td>חיות בר תרופות</td> משככי כאבים <td></td><td>לניתוח חולדות</td></tr><tr><td>צנטריפוגה</td><td>הרמל</td><td>בנצ'מרק Z 446</td><td>משמש לשטיפה ובחירת גודל</td></tr><tr><td>Dexdomitor</td><td>אספקה וטרינרית במערב התיכון</td><td>193.13250.3</td><td>הרדמה לניתוח חולדות</td></tr><tr><td>מקדחה בר</td><td>כלים מדעיים עדינים</td><td>19007-07</td><td>קוצים למקדחה</td></tr><tr><td>מקדחה חשמלית</td><td>Foredom</td> מקדחה מיקרו-מוטרית <td>K.1070</td><td>לקרניוטומיה</td></tr><tr><td>מאייד קרן אלקטרונים</td><td>חברת קורט ג'יי לסקר</td><td></td><td>שימש לאידוי Ti, Au ו-SiO2 במהלך הייצור. ברוב החדרים הנקיים של האוניברסיטה יש כלי כזה או דומה.</td></tr><tr><td>חוט הארקה</td><td>A-M Systems</td><td>781500</td><td>חוט כסף חשוף</td></tr><tr><td>בקבוקון מרווח ראש, זכוכית</td><td>Supelco</td><td>REF: 27298</td><td>משמש לאחסון תמיסות MXene</td></tr><tr><td>חומצה הידרוכלורית (12.1N)</td> <td>פישר סיינטיפיק</td><td>CAS: 7647-01-0</td><td>קורוזיבי; חומר תחריט</td></tr><tr><td>חומצה הידרופלואורית, (תמיסה של 48-51% ב-H2O)</td> <td>Acros</td><td>CAS: 7664-39-3</td><td>חומר תחריט</td></tr><tr><td>Jupiter II מערכת RIE</td><td>מארץ' פלזמה סיסטמס בע"מ</td><td></td><td>מערכת תחריט RIE מישורית המשמשת לחרוט את הפארילן-C באמצעות פלזמה O2. ברוב החדרים הנקיים של האוניברסיטה יש מערכת תחריט RIE מישורית דומה.</td></tr><tr><td>סרט פולימיד סטנדרטי של Kapton, 1/4 אינץ'</td> <td>DuPont</td><td></td><td>משמש להוספת עובי לאזור כרית ההדבקה Au של מערך המיקרו-אלקטרודות הגמיש Parylene להכנסה למחבר ZIF.</td></tr><tr>בית החולים <td>קטמין</td><td>של אוניברסיטת פנסילבניה.</td><td></td><td>הרדמה לניתוח חולדות</td></tr><tr><td>KLA P-7 Stylus Profilometer</td><td>KLA Corporation</td><td></td><td>השתמש בפרופילים הדו-ממדיים של המדד כדי לאשר תחריט מלא דרך שכבת הפארילן-C הקורבן בשלב 2.4.2. ברוב החדרים הנקיים של האוניברסיטה יש כלי פרופילומטר זה או דומה.</td></tr><tr><td>ליתיום כלוריד, 99% לניתוח,</td><td>אקרוס</td> נטול מים <td>CAS: 7447-41-8</td><td>היגרוסקופי; חומר דלמינציה</td></tr><tr><td>מיישר מסכה MA6</td><td>Karl Suss Microtec AG</td><td></td><td>משמש ליישור כל מסכת פוטו לתבנית על הפרוסה ולחשוף את הפרוסה לאור UV. ברוב החדרים הנקיים של האוניברסיטה יש כלי כזה או דומה.</td></tr><tr><td>פתרון ניקוי Micro-90</td><td>International Products Corporation</td><td>M-9050-12</td><td>משמש כשכבה נגד דבק כדי לאפשר הסרת שכבת ההקרבה Parylene-C כדי לעצב את ה-MXene</td></tr><tr><td>NR71-3000p Photoresist</td><td>Futurrex Inc.</td><td>NR71-3000p</td><td>פוטו-רזיסט שלילי המשמש להגדרת עקבות Ti/Au ודפוסי MXene במכשירים.</td></tr><tr><td>משחה עיניים</td><td>אספקה וטרינרית במערב התיכון</td><td>193.63200.3</td><td>למניעת ייבוש הקרנית במהלך הניתוח</td></tr><tr><td>מערכת שקיעת פארילן</td><td>מערכות ציפוי מיוחדות</td><td></td><td>המשמשות לאידוי סרטים קונפורמיים דקים של Parylene-C</td></tr><tr><td>Parylene-C dimer</td><td>מערכות ציפוי מיוחדות</td><td>980130-c-01lbe</td><td>פולימר גמיש המשמש כשכבות פסיביות תחתונות ועליונות עבור התקני ה-MXene הגמישים</td></tr><tr><td>מסכות פוטו (כרום על זכוכית סודה ליים)</td><td>אוניברסיטת פנסילבניה</td><td></td><td>מסכות הצילום שלנו יוצרו בחדר הנקי של האוניברסיטה באמצעות מערכת כותב לייזר היידלברג DWL66+, אולם מספר ספקים מייצרים מסכות פוטו מקבצי עיצוב שסופקו.</td></tr><tr><td>תמיסת פובידון-יוד</td><td>Medline</td><td>MDS093901</td><td>כדי לסייע במניעת זיהום סביב חתך בקרקפת</td></tr><tr><td>מעגלים מודפסים (PCB)</td> <td>מעגלים</td><td></td> מתקדמים <td>המשמשים לממשק בין מערך האלקטרודות MXene לבין אלקטרוניקת המדידה כגון הפוטנציוסטט ומערכת ההקלטה Intan. Advanced Circuits וספקים אחרים מייצרים ומרכיבים PCB על סמך קבצי התכנון המסופקים.</td></tr><tr><td>מפתח RD6</td><td>Futurrex Inc.</td><td>מפתח RD6</td><td>משמש לפיתוח התנגדות פוטו-רזיסטית שלילית NR71-3000p בעקבות חשיפה ל-UV</td></tr><tr><td>התייחסות 600 פוטנציוסטט</td><td>Gamry Instruments</td><td></td><td>משמש למדידת עכבת האלקטרודות להערכת איכות המכשירים</td></tr><tr><td>Remover PG</td><td>MicroChem Corp.</td><td>G050200</td><td>משמש להסרת NR71-3000p בעקבות שקיעת מתכת לביצוע דפוס הרמה</td></tr><tr><td>RHS2000 כבל ממשק Stim SPI</td><td>Intan Technologies</td><td></td><td>רכיב במערכת ההקלטה העצבית.</td></tr><tr><td>לוח מגבר RHS2116</td><td>Intan Technologies</td><td></td><td>רכיב במערכת ההקלטה העצבית.</td></tr><tr><td>פרוסות Si</td><td>Wafer World</td><td>2885</td><td>מצע לייצור</td></tr><tr><td>ספין ציפוי</td> ציוד <td></td><td>חסכוני</td><td>לציפוי פרוסות עם התנגדות ויישום שכבות Micro-90 ו-MXene. ברוב החדרים הנקיים של האוניברסיטה יש מעילים מסתובבים.</td></tr><tr><td>מסגרת סטריאוטקסית</td><td>Kopf Instruments</td><td>דגם 902</td><td>למיקום החולדה לנוירוכירורגיה</td></tr><tr><td>מוט ערבוב מגנטי מצופה טפלון</td><td>קורנינג</td><td>REF: 1233W95</td><td>משמש לערבוב במהלך תחריט ואינטרקלציה</td></tr><tr><td>טיטניום קרביד, 99.5% (בסיס מתכות), גודל חלקיקים ~ 2 ומיקרו; m</td><td>אלפא Aesar</td><td>CAS: 12070-08-5</td><td>משמש לסינתזה של</td></tr><tr><td>אבקת טיטניום MAX, -325 רשת, 99% (בסיס מתכות), גודל חלקיקים < 44&micro; m</td><td>אלפא Aesar</td><td>CAS: 7440-32-6</td><td>משמש לסינתזה של MAX</td></tr><tr><td>סוניקטור אמבטיה אולטרסאונד</td><td>ריינולדס טק</td><td></td><td>להסרת חלקיקי מתכת ופוטו-התנגדות במהלך תהליכי הרמה לתבנית מתכות.</td></tr><tr><td>ספקטרופוטומטר UV vis</td><td>ThermoScientific</td><td>Evolution 201</td><td>משמש לקביעת ריכוז וצפייה בשיא הספיגה</td></tr><tr><td>Zetasizer, ניתוח גודל החלקיקים</td><td>Malvern Panalytical</td><td>Nano ZS</td><td>משמש לקביעת התפלגות גודל החלקיקים לרוחב</td></tr></tbody></table>

הייצור של ti3c2 mxene מערכים מיקרואלקטרודה בvivo הקלטה עצבית

Fabrication of Ti3C2 MXene Microelectrode Arrays for In Vivo Neural Recording

מוהשתלות טכנולוגיות מיקרואלקטרודה שימשו רבות כדי להבהיר דינמיקה עצבית בקנה מידה כדי להשיג הבנה עמוקה יותר של התחתון עצבי מחלות מוח ופציעה. כמו אלקטרודות מיניאטורי בקנה מידה של תאים בודדים, עלייה מקבילה העכבה ממשק מגביל את האיכות של אותות מוקלטים. בנוסף, חומרי האלקטרודות קונבנציונאלי הם נוקשים, וכתוצאה מכך אי-התאמה מכנית משמעותית בין האלקטרודה לבין רקמת המוח שמסביב, אשר מעורר תגובה דלקתית כי בסופו של דבר מוביל השפלה של ביצועי המכשיר. כדי להתמודד עם האתגרים הללו, פיתחנו תהליך כדי להמציא מיקרואלקטרודות גמיש מבוסס על Ti3C2 mxene, הננו שהתגלו לאחרונה כי בעלת קיבוליות גבוהה להפליא, מוליכות חשמלית, פונקציונליות של פני השטח, ומעבד בדיסיות מימית. מערכים גמישים של Ti3c2 mxene מיקרואלקטרודות יש עכבה נמוכה במידה ניכרת בשל מוליכות גבוהה באזור משטח ספציפי גבוה של Ti3C2 mxene סרטים, והם הוכיחו להיות רגישים להפליא עבור הקלטת פעילות עצבית. בפרוטוקול זה, אנו מתארים שיטה הרומן עבור מיקרוקול Ti3C2 mxene לתוך מערכים microאלקטרודה על מצעים פולימריים גמיש ולתאר את השימוש שלהם עבור vivo micro-electrocorticography הקלטה. שיטה זו יכולה בקלות להיות מורחבת כדי ליצור מערכי אלקטרודה MXene של גודל שרירותי או גיאומטריה עבור מגוון של יישומים אחרים bioelectronics והוא יכול גם להיות מותאם לשימוש עם סוגי דיו אחרים מוליך מלבד Ti3C2 mxene. פרוטוקול זה מאפשר ייצור פשוט ומדרגי של מיקרואלקטרודות מצבעי דיו מוליך מבוססי-פתרון, ומאפשר במיוחד לרתום את המאפיינים הייחודיים של הידרופילי Ti3C2 mxene להתגבר על רבים של המחסומים כי יש זמן רב האימוץ הנרחב של הננו מבוססי פחמן באיכות גבוהה של מיקרואלקטרודות עצביים.

לדוגמה נתונים מיקרו-ECoG שנרשמו במערך מיקרואלקטרודה MXene מוצג באיור 5. בעקבות היישום של מערך האלקטרודה על קליפת המוח, אותות פיזיולוגיים ברורים התבררו מיד על אלקטרודות ההקלטה, עם כ 1 mV משרעת אותות ECoG המופיעים על כל אלקטרודות MXene. ספקטרום הכוח של אותות אלה אישר את הנוכחות של שני מקצבים במוח בדרך כלל בחולדות תחת הרדמה הקטמין-dexmedetomidine: 1-2 Hz הרץ במהירות איטית וγ תנודות ב-40-70 Hz. בנוסף, הנחת כוח הפס הרחב לחתימה במהלך המצב "למטה" של התנודה האיטית, והגברה מβ סלקטיבית (15-30 Hz) וγ-ל...

אנו מתארים כאן שיטה עבור בדיית Ti3C2 mxene מערכים מיקרואלקטרודה וניצול אותם עבור בהקלטה vivo עצבית.

הייצור של Ti3C2 Mxene מערכים מיקרואלקטרודה בVivo הקלטה עצבית

Implantable microelectrode technologies have been widely used to elucidate neural dynamics at the microscale to gain a deeper understanding of the neural ...

פרוטוקול סינתזה זה מייצר דיו MXene באיכות גבוהה עם מוליכות מתכתית שמגיעה מעל 10,000 סימנס לס"מ. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מאפשרת מיקרו-דפוס מדויק של סרטי MXene מבלי לפגוע בסרט או להשאיר שאריות מזיקות על האלקטרודות. כדי להכין דיו קרביד טיטניום, לאט להוסיף שני גרם של טיטניום אלומיניום קרביד מבשר למכל תגובה 125 מיליליטר המכיל פתרון תחריט סלקטיבי ומערבבים את הפתרון עם מוט מגנטי טפלון במשך 24 שעות ב 35 מעלות צלזיוס ב 400 סיבובים לדקה.בסוף הדגירה, להוסיף 50 מיליליטר של מים deionized לשני צינורות צנטריפוגה 175 מיליליטר, לפצל את תערובת התגובה תחריט באופן שווה בין הצינורות, ולמלא את סימן 150 מיליליטר. לשטוף את החומר על ידי צנטריפוגה חוזרת ונשנית, decanting על טבעי חומצי לתוך מיכל פסולת מסוכנת פלסטיק והוספת מים מתוקים לצינורות בין שלבי צנטריפוגה עד pH של הפתרון על טבעי מגיע מעל pH שש. לאינטרקלציה של המולקולות בין חלקיק MXene רב שכבתי כדי להחליש מתוך אינטראקציות המטוס, להוסיף שני גרם של ליתיום כלורי ל 100 מיליליטר של מים deionized ומערבבים את הפתרון ב 200 סיבובים לדקה.כאשר ליתיום כלוריד התמוסס, לערבב 100 מיליליטר של פתרון ליתיום כלוריד עם טיטניום קרביד טיטניום אלומיניום קרביד מים. מעבירים את הפתרון בחזרה למיכל פלסטיק 125 מיליליטר ומערבבים את התגובה במשך 12 שעות ב 25 מעלות צלזיוס ו 200 סיבובים לדקה. עבור delamination מן החלקיק רב שכבתי בתפזורת לתוך יחיד עד כמה שכבה טיטניום קרביד MXene, לשטוף את פתרון intercalation עם צנטריפוגות מרובות, decanting על טבעי ברור עד על טבעי כהה נצפתה.ואז צנטריפוגה על טבעי כהה במשך שעה אחת לפני decanting על טבעי ירוק מדולל. גלה מחדש את הנפח הנפוח עם 150 מיליליטר של מים deionized ולפצל את הפתרון באופן שווה לשלושה צינורות צנטריפוגה 50 מיליליטר. צנטריפוגה הדגימות כדי להפריד את משקעים MXene הנותרים מן העל-טבעי MXene ולאסוף את supernatants לתוך מיכל אחד.לאחר מכן צנטריפוגה הפתרון לשעה נוספת עבור בחירת גודל נוסף ואופטימיזציה של הפתרון כדי לבודד פתיתי שכבה בודדים עד כמה. לייצור מערך מיקרואלקטרוניקה של טיטניום קרביד, הפקידו שכבה תחתונה בעובי 4 מיקרומטר של Parylene-C על וופל סיליקון נקי. כדי להשתמש בפוטוליתוגרפיה כדי להגדיר דפוסי מתכת על הוופל, סובבו את פוטורסיסט המעיל על הוופל ב-3,000 סיבובים בדקה במשך 40 שניות לפני אפייה רכה של הוופל על צלחת חמה במשך 14.5 דקות ב-95 מעלות צלזיוס.לאחר מכן, לטעון את הוופל ולהסוות אחד לתוך מיישר מסכה עם הוופל ממוקם כך הטבעת על מסכת התמונה חופף עם כל הקצוות של הוופל. חשוף את הוופל עם 365 אורכי גל ננומטר של קו העין במינון בריבוע 90 מיליג'ול וס"מ קשה לאפות את הוופל על צלחת חמה במשך דקה אחת ב 115 מעלות צלזיוס. בסוף האפייה הקשה, לטבול את הוופל מפתח RD6 במשך שתי דקות עם תסיסה רציפה לפני שטיפה יסודית עם מים deionized ולפוצץ ייבוש עם אקדח חנקן.השתמש אידוי קרן אלקטרונים להפקיד 10 ננומטר של טיטניום ואחריו 100 ננומטר של זהב על הוופל. ואז לטבול את רקיק חשפנית ממס במשך כ 10 דקות עד photoresist התמוסס המתכת העודפת הוסרה לחלוטין. לאחר ההמראה מופיע שלם, sonicate את הוופל במשך 30 שניות כדי להסיר את כל העקבות הנותרים של מתכת לא רצויה לשטוף את הוופל עם חשפנית ממס טרי מים deionized לפני ייבוש עם אקדח חנקן.בסוף תהליך ההמראה, זהב יהיה גלוי עקבות החיבור הרצוי בטבעת סביב קצה הוופל. לתצהיר של שכבת Parylene-C ההקרבה, תחילה לחשוף את הוופל לפלזמה חמצן במשך 30 שניות כדי להפוך את שכבת Parylene-C הבסיסית הידרופילית לפני ספין ציפוי לדלל פתרון ניקוי על הוופל ב 1, 000 סיבובים לדקה במשך 30 שניות. אפשר לוופל להתייבש לפחות חמש דקות לפני הפקדת שלושה מיקרומטרים של Parylene-C על הוופל כפי שהוכח.לאחר סיבוב שני של פוטוליטוגרפיה באמצעות מסכה 2, להשתמש תחריט יון תגובתי פלזמה חמצן לחרוט דרך שכבת Parylene-C ההקרבה באזורים שאינם מכוסים על ידי photoresist להגדיר את אלקטרודות MXene ועקבות. התחריט צריך לחפוף חלקית עם חיבורי זהב טיטניום, כמו גם את הטבעת סביב הקצוות של הוופל. לאחר מכן השתמשו בפרופילומטר כדי למדוד את הפרופיל בין חיבורי הטיטניום והזהב החשופים לבין שכבת Parylene-C התחתונה כדי לאשר תחריט מלא של שכבת Parylene-C ההקרבה.כדי לסובב את פתרון MXene על הוופל, תחילה לוותר על הפתרון על כל אחד דפוסי MXene הרצוי לפני סיבוב הוופל ב 1, 000 סיבובים לדקה במשך 40 שניות. יבש את הוופל על צלחת חמה 120 מעלות צלזיוס במשך 10 דקות כדי להסיר את כל המים שיורית מהסרט MXene ואז להשתמש מאייד קרן אלקטרונים להפקיד שכבת 50 ננומטר סיליקון דו חמצני מוגן על הוופל. כדי להסיר את שכבת Parylene-C ההקרבה, מניחים טיפה קטנה של מים deionized על קצה הוופל ולהשתמש פינצטה לקלף את שכבת Parylene-C הקרבה החל מהמקום שבו הקצוות של השכבה מוגדרים בטבעת סביב החלק החיצוני של הוופל.לאחר מכן, לשטוף את הוופל ביסודיות עם מים deionized טריים כדי להסיר את כל שאריות פתרון ניקוי שנותרו לייבש את הוופל עם אקדח חנקן. מניחים את הוופל המיובש על צלחת חמה של 120 מעלות צלזיוס למשך שעה כדי להסיר את כל שאריות המים מסרטי MXene בדוגמת לפני הפקדת שכבה בעובי ארבעה מיקרומטר של Parylene-C על הוופל כפי שהודגם. לאחר ביצוע סיבוב נוסף של פוטוליטוגרפיה עם מסכה שלוש, להשתמש אידוי קרן אלקטרונים להפקיד 100 אלומיניום ננומטר על הוופל לטבול את הוופל בחשפנית ממס במשך 10 דקות עד המתכת הוסרה לחלוטין של רקיק.לאחר sonication, שטיפה, וייבוש כפי שהודגם, אלומיניום ניתן לראות מכסה את המכשירים עם פתחים עבור אלקטרודות רפידות מליטה. השתמש תחריט יון תגובתי פלזמה חמצן לחרוט דרך שכבות Parylene-C להקיף את המכשירים דרך השכבה העליונה Parylene-C המכסה הן את מגעי האלקטרודה MXene ואת רפידות מליטה זהב. כאשר לא נשאר שאריות פארילן-C על הוופל בין המכשירים, השתמשו בחרטה כימית רטובה בחתיר אלומיניום מסוג A ב-50 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות או עד שדקה אחת חלפה כאשר כל העקבות החזותיים של האלומיניום נעלמו.כדי לחרוט את תחמוצת הסיליקון המכסה את אלקטרודות MXene, להשתמש תחריט כימי רטוב תחריט תחמוצת חציצה 6 ל-1 במשך 30 שניות. ואז למקם טיפה קטנה של מים deionized בסוף המכשיר. בעדינות לקלף את המכשיר כמו מים הוא רשע מתחת למכשיר על ידי פעולה נימי לשחרר את המכשיר מן רקיק מצע הסיליקון.כאן מוצגים נתוני מיקרו-אלקטרוקורטיוגרפיה לדוגמה שנרשמו במערך מיקרואלקטרודה MXene. מצבי DOWN קליפת המוח putative מבוססים על השוקת של התנודות האיטיות באחד עד שניים הרץ. בעקבות היישום של מערך האלקטרודה על קליפת המוח, אותות פיזיולוגיים ברורים היו ברורים מיד על אלקטרודות ההקלטה עם כמילי ומילי וולט משרעת אלקטרוקורטיקוגרפיה אותות המופיעים על כל אלקטרודות MXene.ספקטרום כוח של אותות אלה אישר את נוכחותם של שני מקצבי מוח שנצפו בדרך כלל בחולדות תחת הרדמה קטמין dexmedetomidine, אחד עד שניים תנודות איטיות הרץ תנודות גמא ב 40 עד 70 הרץ. בנוסף, התעצמות כוח פס רחב חתימה במהלך מצב DOWN של תנודות איטיות סלקטיבית 15 עד 30 להקת הרץ בטא ו 40 עד 120 הרץ גמא הלהקה הגברה כוח במהלך מצב UP של תנודות איטיות נצפו. אופטימיזציה של שיטת הסינתזה אפשרה הרחבת השימוש ב- MXenes ליישומים אחרים כגון במכשירים אופטו-אלקטרוניים, טקסטיל חכם ועוד.הליך זה כרוך בשימוש בכימיקלים מסוכנים כולל חומצה הידרופלואורית, תחריט אלומיניום ומפתח פוטוריסט. הקפד תמיד להשתמש PPE המתאים בעת טיפול בכימיקלים אלה.

fabrication-ti3c2-mxene-microelectrode-arrays-for-vivo-neural

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

בפרוטוקול זה אנו מדגימים כיצד לפברק tetrodes תנאי לשימוש עם מערך מיקרו הכונן, אשר תוכנן עבור הקלטות אלקטרו כרונית בחולדות. בנוסף, אנו ממחישים בשלבים הסופיים של הבנייה מיקרו הכונן מערך, הכולל חוטים הקרקע התקנה חרוט מגן.

Micro-Drive Array עבור כרונית In vivo</emהקלטה>: Tetrode האסיפה

התכנון וההרכבה של microdrives בקלטות אלקטרו vivo של אותות מוח של העכבר מתואר. על ידי הצמדת צרורות microelectrode לספקי driveable חסונים, טכניקות אלה יאפשרו להקלטות עצביות ארוכת טווח ויציבים. העיצוב קל משקל מאפשר ביצועי התנהגות בלתי מוגבל על ידי השתלת הדיסק הבאה של בעלי החיים.

בנייה של מערכי Microdrive להקלטות עצביות כרוניות בעכברים מתנהגים ערים

תיכננו הליך שבו גופה אנושית-קבוע פורמלדהיד משמש כדי לסייע נוירוכירורגים להכשרת ההשתלה של מערכים microelectrode לתוך קליפת של המוח האנושי.

אימוני ניתוח ההשתלה של מערכים Neocortical Microelectrode באמצעות מודל של פורמלדהיד-קבוע גווייה אנושי

המתואר להלן הוא שיטה עבור השרשה של מערכי האלקטרודה מרובים פולימר ברחבי אזורים מרוחקים מבחינה אנטומית עבור הקלטה אלקטרופיסיולוגית כרונית בחופשיות הזזת חולדות. הכנה והשתלות כירורגיות מתוארות בפרוטרוט, בדגש על עקרונות עיצוב להנחות את השיטות לשימוש במינים אחרים.

השרשה כרונית של מערכים גמישים אלקטרודה מרובים

הצגנו כי תחריט של הננו-ארכיטקטורה לתוך התקנים מיקרו-אלקטרודה תאיים עשוי להפחית את התגובה הדלקתית ויש לו את הפוטנציאל לשפר הקלטות אלקטרופיזיולוגיות. השיטות המתוארות כאן מתווה גישה לחרוט ננו-ארכיטקטורות לפני השטח של מיקרואלקטרודות שאינן תפקודי ופונקציונלי בודד.

ליתוגרפיה של קרן יון ממוקדת לחרוט ננו-ארכיטקטורות למיקרואלקטרודות

פרוטוקול זה מתאר הליך לבניית מערכי מיקרו-ectrode סיבי פחמן להקלטות אלקטרופיזיולוגיות כרוניות וחריפות ב- vivo בעכבר(שרירים)וחמוס(Mustela putorius furo) מאזורי מוח מרובים. כל שלב, לאחר רכישת סיבי פחמן גולמיים להשתלת מערך microelectrode, מתואר בפירוט, בדגש על בניית מערך microelectrode.

הקמה ויישום של מערכי מיקרו-ectrode סיבי פחמן להקלטות כרוניות וחריפות ב-Vivo

כאן, אנו מתארים מתודולוגיית ייצור עבור מערכי אלקטרודה סיבי פחמן להתאמה אישית להקלטה ב vivo בעצב ובמוח.

ערכת כלים בקוד פתוח: מערך מיקרו-אלקטרוניקה של סיבי פחמן עבור הקלטת עצבים

הפרוטוקול הנוכחי מתאר את בנייתם של מערכי מיקרו-אלקטרוניקה מותאמים אישית לתיעוד פוטנציאל שדה מקומי in vivo ממבנים מוחיים מרובים בו-זמנית.

בניית מיקרו-אלקטרוניקה פוטנציאלית לשדה מקומי עבור הקלטות in vivo ממבני מוח מרובים בו זמנית

כאן, אנו מציגים שיטה להערכת ביצועים ובטיחות ארוכת טווח של מערכי אלקטרודות תת-דוראליות רכות במודל מיני-חזיר, המתארת שיטות וכלי ניתוח, דימות תהודה מגנטית לאחר הניתוח, אלקטרופיזיולוגיה של קליפת המוח השמיעתית, תכונות אלקטרוכימיות של השתל ואימונוכימיה לאחר המוות.

השתלת מערך אלקטרוקורטיקוגרפיה רכה תת-דוראלית (ECoG) ורישום קליפת המוח לטווח ארוך במיני-חזירים

מערכת הקלטה אלקטרואנצפלוגרפית בעלות נמוכה בשילוב עם סליל בגודל מילימטר מוצעת להניע גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי של מוח העכבר in vivo. באמצעות אלקטרודות בורג קונבנציונליות עם מצע מערך מותאם אישית, גמיש ורב-אלקטרודות, ניתן לבצע הקלטה מרובת אתרים ממוח העכבר בתגובה לגירוי מגנטי טרנס-גולגולתי.

מערכת הקלטה אלקטרואנצפלוגרפית בעלות נמוכה בשילוב עם סליל בגודל מילימטר כדי לגרות באופן טרנס-גולגולתי את מוח העכבר in vivo

מטרתנו הייתה לספק מדריך מעודכן וקל למעקב על ייצור ובדיקה של אלקטרודות אלקטרומיוגרפיה אפימיסיאליות. לשם כך, אנו מספקים הוראות למיקור חומרים והדרכה מפורטת של תהליך הייצור והבדיקה.

פיתוח אלקטרודת אלקטרומיוגרפיה אפימיסיאלית בעלות נמוכה: זרימת עבודה פשוטה לייצור ובדיקה

למד שיטה לייצור מערכי מיקרואלקטרודות מ-Ti3C2 MXene להקלטה עצבית בvivo. הטכניקה מאפשרת מיקרו-תבנית מדויקת של סרטי MXene תוך שמירה על תכונות מוליכות גבוהות.

הייצור של Ti₃C₂ Mxene מערכים מיקרואלקטרודה בVivo הקלטה עצבית

גלה סרטונים נוספים